WO1994024647A1 - Control cubicle with data bus - Google Patents

Control cubicle with data bus Download PDF

Info

Publication number
WO1994024647A1
WO1994024647A1 PCT/DE1994/000349 DE9400349W WO9424647A1 WO 1994024647 A1 WO1994024647 A1 WO 1994024647A1 DE 9400349 W DE9400349 W DE 9400349W WO 9424647 A1 WO9424647 A1 WO 9424647A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control
data bus
bus
switching
measuring devices
Prior art date
Application number
PCT/DE1994/000349
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Bury
Josef Koller
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO1994024647A1 publication Critical patent/WO1994024647A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C15/00Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2300/00Orthogonal indexing scheme relating to electric switches, relays, selectors or emergency protective devices covered by H01H
    • H01H2300/03Application domotique, e.g. for house automation, bus connected switches, sensors, loads or intelligent wiring
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/14Protecting elements, switches, relays or circuit breakers

Definitions

  • the invention relates to a control cabinet with switching and optionally control and / or power supply units, which are connected to one another by control wiring.
  • control cabinets are equipped with switching devices which only get a common functionality by connecting them via the control wiring.
  • the planning, wiring and testing of the functionality of the control cabinet means considerable costs due to the great need for time and material.
  • PLCs are controlled centrally and the control wiring of the
  • Switchgear takes place via a decentralized periphery.
  • the decentralized periphery is connected via a serial bus to a microprocessor of the programmable logic controller.
  • connection is set up sequentially in the program, which means a high degree of flexibility with regard to possible changes and considerable wiring savings due to implementation on a serial bus.
  • the invention has for its object to provide a switching system of the type mentioned above, which enables simple, flexible connection assignment of the switching devices and optionally of the control and / or measuring devices instead of a fixed and complex control wiring between the devices.
  • This is achieved in that, instead of the control wiring, the switching devices as well as control and measuring devices are coupled via bus-compatible coupling links to a data bus, for example to a control area network, on which event-controlled messages are sent to the other messages on the data bus. send paired devices and through which they can receive messages that are intended for them.
  • auxiliary switching elements such as terminal blocks and intermediate circuits, are unnecessary, which results in savings in terms of space and costs.
  • the direct data traffic through event-controlled data exchange allows very fast reaction times even at low data transmission rates of approximately 100-500 kbaud.
  • the control cabinet structure enables the functions, i.e. the devices can be set up in a distributed manner. Redundant device parts can thus be dispensed with.
  • the functions can be implemented much more economically in comparison to the cable harnesses previously required in conventional systems, which were relatively expensive in terms of acquisition and installation.
  • connection of devices to the data bus can also be simplified in that the function of the bus-capable coupling elements is integrated in the switching, control and measuring devices, without the coupling elements themselves.
  • the software switching of functions during project planning and when testing the system is essentially achieved if a PC user interface is provided for the software connection of the switching, control and measuring devices.
  • control cabinet can be implemented as a closed system which functions autonomously without a programmable logic controller acting from the outside. Further advantageous designs of the control cabinet can be found in claims 6-8.
  • FIG. 1 shows a control cabinet with switching devices coupled to a data bus
  • FIG. 2 shows the conventional coupling of the input and output of a current evaluation unit
  • FIG. 3 shows the coupling of a current evaluation unit via a data bus, with an integrated bus controller;
  • FIG. 4 shows a diagram for status transmission via the data bus,
  • FIG. 5 shows the data bus with multiple coupling elements and a view module
  • FIG. 6 connection techniques for connecting the data bus and for providing the power supply
  • FIG. 7 shows the use of a PC user interface for projecting and parameterizing standard functions.
  • switching devices are self-contained systems, consisting of inputs for sensors from a measured value processing, e.g. the determination of a temperature limit, operating and display elements as well as outputs, e.g. for relays.
  • switching devices 1 including the associated control devices 2 and measuring devices 3 for measuring-quantity acquisition and evaluation, as well as operating and display devices via bus-compatible coupling elements 4 to a data bus 10, for example a two-wire bus, are shown in FIG Data rail coupled.
  • a data bus 10 for example a two-wire bus
  • FIG Data rail coupled.
  • an interface module 12 is connected to the data bus 10 and is connected via a serial transmission bus 15, for example a field bus, to a communication processor 14 of a programmable logic controller PLC.
  • the interface module 12 has a microprocessor 11 with a control program which, with a corresponding design, allows the control cabinet to be operated as an independent function island, ie as a closed system.
  • control cabinets can be connected to the fieldbus 15 of any design according to FIG. 1 and controlled by the communication processor 14.
  • a data exchange between the control cabinets can also be achieved without a higher-level communication processor 14 by using a single two-wire bus 10 which is routed through the control cabinets and to which all switching devices 1 as well as control devices 2 and measuring devices 3 are coupled .
  • the data exchange between the switching devices 1, including the control devices 2 and measuring devices 3, is event-controlled and corresponds to the current flow or the switching state change in a conventionally wired system.
  • This type of data exchange is known, for example, from the control area networks, which the person skilled in the art is familiar with from publications (see, for example, CAN - an alternative to the field bus from Lawrenz, T andtechnik / Design und Elektronik, edition 18 of 09/01/89, p 64-68). Events are detected in the system, packaged in a message telegram and sent to the data bus. The addressees concerned receive the message and react.
  • connections between devices are sent by software as messages between mailboxes with send and receive compartments defined by message numbers (FIG. 4).
  • FIG. 2 makes it clear that the connections of the inputs and outputs of the functions, here a current evaluation unit 23, no longer occur in the usual manner via switching elements 24, as shown in FIG. 2, but via a data exchange by direct connection to the data bus 10 according to FIG 3rd
  • FIG 4. An example of the communication in the control cabinet is explained with reference to FIG 4. It shows a current sensor B and a load switch A, which are each connected to a data bus 10 via a bus controller 16.
  • the current sensor B detects an upper load, which requires a load separation by the load switch A.
  • a current command from the current sensor B is then given to the load switch A by the bus controller 16 providing the current signal with a corresponding message number from the current sensor B and sending it to the data bus 10.
  • the bus controller 16 from the load switch A recognizes on the basis of the message number the message "trigger" which is intended for it and then responds. In a corresponding manner, further current sensors C, D .. can address the load switch A and effect the "trigger" function.
  • the function-assigned addressing here for example the "trigger" function, means that several load switches on the data bus can also be addressed at the same time.
  • the direct data traffic between the Bus subscribers allow very fast reaction times even at low data transmission rates of 100-500 kbaud.
  • the described mode of operation enables a distributed structure of functions which the switching devices 1 coupled to the data bus 10 perform. Furthermore, the use of the data exchange explained in the control cabinet means that the switching devices are tailored according to functional criteria and are optimized for interconnection in the control cabinet.
  • the new control cabinet allows redundant device parts to be dispensed with, since the reaction of a function, e.g. a load disconnector, even without control wiring and terminals between active and reacting devices.
  • a function e.g. a load disconnector
  • FIG. 5 shows the hardware structure of a data bus designed as a two-wire bus 10 with bus-compatible coupling elements 4.
  • the two-wire bus 10 is integrated in a top-hat rail 13 onto which an interface module 12 and two coupling elements 4 are snapped, which in addition to the mechanical fastening, the electrical contacting required at the same time as the data bus 10 takes place.
  • Conventional switching 1, control 2 and measuring devices 3 can be connected to the bus-compatible coupling elements 4.
  • the coupling elements 4 contain e.g. a bus controller 16 for the status transmission task already explained above for FIG. 4. It is common to all participants connected to the data bus 10 that the protocol software is implemented in the hardware of the bus controller 16.
  • Shielded two-wire lines 5 or optical fibers 6 can be used as bus media (see FIG. 6).
  • the latter provides a potential-free connection in the control cabinet with simultaneous immunity to interference from magnetic and electrical interference fields.
  • bus media can also be mixed. It is thus possible to switch from a copper-based line structure to optical waveguide connection techniques and vice versa.
  • FIG. 6 shows three line strands 25, each with four copper lines, which e.g. as mentioned in a top-hat rail. Two of the copper lines serve as data bus 10, the other two supply the power through a coupled power supply unit 8.
  • the data bus connection between the upper and middle line 25 is potential-bound via a shielded line 5 and between the lower and middle line 25 potential-free via an optical fiber 6.
  • the optical fibers 6 are coupled to the two-wire bus 10 via converters 9.
  • Switching devices 1 are connected to the middle and upper data bus 10 in a potential-free manner via optical fibers 6. In this case, a local power supply is necessarily provided for the switching devices 1.
  • the switching devices are wired to one another (software ringing) and switching values (softsetting) are set using a PC user interface, as is indicated in FIG.
  • the configuration and parameterization of the control functions via the PC screen represents a significant relief compared to the requirements with the wiring that has been customary up to now.
  • the standard functions are established by software-like connection using the user interface between the Terminals 22 of command transmitters 20 above the upper dashed line and terminals 22 of actuators 21, for example valves, contactors and indicator lights, are produced below the lower dashed line.
  • the standard function can be, for example, a direct connection between the above-mentioned upper and lower terminals 22, a flasher unit 18 or a reversing drive control 19.

Abstract

Conventional control cubicles are fitted with switchgear which are endowed with a joint function only by interconnection via the control wiring. In the improved cubicle switchgear (1), control gear (2) and measuring instruments (3) are coupled via bus-compatible connecting components (4) to a databus (10) via which an event-controlled data exchange between the components (1, 2, 3) takes place. It is thus possible to provide a simple, flexible connection arrangement of the components (1, 2, 3) instead of the fixed and complicated control wiring.

Description

Schaltschrank mit DatenbusControl cabinet with data bus
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltschrank mit Schalt- sowie wahlweise Steuer- und/oder Netzgeräten, die durch eine Steuerverdrahtung miteinander verbunden sind.The invention relates to a control cabinet with switching and optionally control and / or power supply units, which are connected to one another by control wiring.
Konventionelle Schaltschränke sind bestückt mit Schaltgerä¬ ten, die eine gemeinsame Funktionalität erst durch Verbin¬ den über die Steuerverdrahtung erhalten. Die Planung, Ver- drahtung und Prüfung der Funktionalität des Schaltschrankes bedeutet einen erheblichen Kostenaufwand infolge des großen Bedarfs an Zeit und Material.Conventional control cabinets are equipped with switching devices which only get a common functionality by connecting them via the control wiring. The planning, wiring and testing of the functionality of the control cabinet means considerable costs due to the great need for time and material.
Nach dem nicht veröffentlichen Stand der Technik bestand ein wesentlicher Fortschritt darin, daß die Schaltgeräte imAfter the unpublished state of the art, a major advance was that the switching devices in
Schaltschrank mit einer speicherprogrammierbaren SteuerungControl cabinet with a programmable logic controller
SPS zentral gesteuert werden und die Steuerverdrahtung derPLCs are controlled centrally and the control wiring of the
Schaltgeräte über eine dezentrale Peripherie erfolgt. Die dezentrale Peripherie ist über einen seriellen Bus mit ei- nem Mikroprozessor der speicherprogrammierbaren Steuerung verbunden. Dabei wird die Steuerverdrahtung zwischen denSwitchgear takes place via a decentralized periphery. The decentralized periphery is connected via a serial bus to a microprocessor of the programmable logic controller. The control wiring between the
Schaltgeräten durch ein Programm der SPS simuliert. DerSwitchgear simulated by a PLC program. The
Verbindungsaufbau erfolgt sequenziell im Programm, was eine hohe Flexibilität hinsichtlich Änderungsmöglichkeiten und erhebliche Verdrahtungseinsparung durch Umsetzung auf einen seriellen Bus mit sich bringt.The connection is set up sequentially in the program, which means a high degree of flexibility with regard to possible changes and considerable wiring savings due to implementation on a serial bus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein SchaltSystem der obengenannten Art zu schaffen, welches statt einer fe- sten und aufwendigen Steuerverdrahtung zwischen den Geräten eine einfache, flexible VerbindungsZuordnung der Schaltge¬ räte sowie wahlweise der Steuer- und/oder Meßgeräte ermög¬ licht. Dies wird dadurch erreicht, daß anstelle der Steuer¬ verdrahtung die Schaltgeräte sowie Steuer- und Meßgeräte' über busfähige Koppelglieder an einen Datenbus, z.B. an ein Control Area Network, angekoppelt sind, auf dem sie ereig¬ nisgesteuert Botschaften an die übrigen am Datenbus ange- koppelten Geräte aussenden und über den sie Botschaften, die für sie bestimmt sind, empfangen können.The invention has for its object to provide a switching system of the type mentioned above, which enables simple, flexible connection assignment of the switching devices and optionally of the control and / or measuring devices instead of a fixed and complex control wiring between the devices. This is achieved in that, instead of the control wiring, the switching devices as well as control and measuring devices are coupled via bus-compatible coupling links to a data bus, for example to a control area network, on which event-controlled messages are sent to the other messages on the data bus. send paired devices and through which they can receive messages that are intended for them.
Mit dieser Ausführungsform ergeben sich folgende Vorteile. Zum Beispiel werden Hilfsschaltglieder, wie Reihenklemmen und Zwischenstromkreise entbehrlich, was Einsparungen hin¬ sichtlich Raum und Kosten mit sich bringt. Der direkte Da¬ tenverkehr durch ereignisgesteuerten Datenaustausch erlaubt auch bei niedrigen Datenübertragungsraten von etwa 100 - 500 kBaud sehr schnelle Reaktionszeiten. Zudem ermöglicht der Schaltschrankaufbau, daß die Funktionen, d.h. die Gerä¬ te verteilt aufgebaut werden können. Damit kann auf redun¬ dante Geräteteile verzichtet werden. Mit der genannten Ver¬ bindungstechnik lassen sich die Funktionen sehr viel wirt- schaftlicher realisieren im Vergleich zu den bisher bei konventionellen Systemen notwendigen Kabelbäumen, die in Bezug auf Anschaffung und Verlegung verhältnismäßig teuer waren.The following advantages result with this embodiment. For example, auxiliary switching elements, such as terminal blocks and intermediate circuits, are unnecessary, which results in savings in terms of space and costs. The direct data traffic through event-controlled data exchange allows very fast reaction times even at low data transmission rates of approximately 100-500 kbaud. In addition, the control cabinet structure enables the functions, i.e. the devices can be set up in a distributed manner. Redundant device parts can thus be dispensed with. With the connection technology mentioned, the functions can be implemented much more economically in comparison to the cable harnesses previously required in conventional systems, which were relatively expensive in terms of acquisition and installation.
Der Anschluß von Geräten an den Datenbus läßt sich darüber hinaus dadurch vereinfachen, daß die Funktion der busfähi¬ gen Koppelglieder in den Schalt-, Steuer- und Meßgeräten unter Verzicht auf die Koppelglieder selbst integriert ist.The connection of devices to the data bus can also be simplified in that the function of the bus-capable coupling elements is integrated in the switching, control and measuring devices, without the coupling elements themselves.
Das softwaremäßige Schalten von Funktionen bei der Projek¬ tierung und beim Test des Systems wird wesentlich dadurch erreicht, wenn zur softwaremäßigen Verbindung der Schalt-, Steuer- und Meßgeräte eine PC-Bedienoberfläche vorgesehen ist.The software switching of functions during project planning and when testing the system is essentially achieved if a PC user interface is provided for the software connection of the switching, control and measuring devices.
Mit Hilfe der softwaremäigen Verbindung der Schaltgeräte über den Datenbus, läßt sich der Schaltschrank als ge¬ schlossenes System verwirklichen, der autark ohne eine von außen einwirkende speicherprogrammierbare Steuerung funk- tioniert. Weitere vorteilhafte Ausführungen des Schaltschranks sind den Ansprüchen 6 - 8 zu entnehmen.With the aid of the software connection of the switching devices via the data bus, the control cabinet can be implemented as a closed system which functions autonomously without a programmable logic controller acting from the outside. Further advantageous designs of the control cabinet can be found in claims 6-8.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an- hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Show it:
FIG 1 einen Schaltschrank mit an einem Datenbus ange¬ koppelten Schaltgeräten, FIG 2 die konventionelle Ankopplung des Ein-, Ausgangs einer Stromauswertungseinheit,1 shows a control cabinet with switching devices coupled to a data bus, FIG. 2 shows the conventional coupling of the input and output of a current evaluation unit,
FIG 3 die Ankoppelung einer Stromauswertungseinheit über einen Datenbus, mit integriertem Buscon¬ troller FIG 4 ein Schaubild zur Statusübermittlung über den Datenbus,3 shows the coupling of a current evaluation unit via a data bus, with an integrated bus controller; FIG. 4 shows a diagram for status transmission via the data bus,
FIG 5 den Datenbus mit Mehrfach-Koppelgliedern und einer Ansehaltungsbaugruppe, FIG 6 Verbindungstechniken zur Verbindung des Datenbus¬ ses und zur Bereitstellung der Stromversorgung, FIG 7 den Einsatz einer PC-Bedienoberfläche zur Projek¬ tierung und Parametrierung von Standardfunktionen.5 shows the data bus with multiple coupling elements and a view module, FIG. 6 connection techniques for connecting the data bus and for providing the power supply, FIG. 7 shows the use of a PC user interface for projecting and parameterizing standard functions.
Bekanntlich sind konventionelle Schaltschränke mit Schalt¬ geräten bestückt, die ihre gemeinsame Funktionalität erst durch Verbinden über eine Steuerverdrahtung erhalten. Dabei stellen die Schaltgeräte in sich geschlossene Systeme dar, bestehend aus Eingängen für Sensoren aus einer Meßwertver¬ arbeitung, z.B. die Ermittlung eines Temperaturgrenzwertes, Bedien- und Anzeigeelemente sowie Ausgängen, z.B. für Relais.As is known, conventional switchgear cabinets are equipped with switching devices which only get their common functionality when they are connected via control wiring. The switching devices are self-contained systems, consisting of inputs for sensors from a measured value processing, e.g. the determination of a temperature limit, operating and display elements as well as outputs, e.g. for relays.
Bei der neuen Ausführung des Schaltschranks sind gemäß FIG 1 Schaltgeräte 1 einschließlich der dazugehörigen Steuer- 2 und Meßgeräte 3 für Meßgrößen-Erfassung und -Auswertung so- wie Bedien- und Anzeigegeräte über busfähige Koppelglieder 4 an einen Datenbus 10, z.B. einen Zweidraht-Bus als Daten¬ schiene angekoppelt. Die bisher übliche Steuerverdrahtung entfällt hier. Weiterhin ist gemäß FIG 1 an den Datenbus 10 eine Anschaltungsbaugruppe 12 angeschlossen, die über einen seriellen Ubertragungsbus 15, z.B. einen Feldbus mit einem Kommunikationsprozessor 14 einer speicherprogrammierbaren Steuerung SPS, in Verbindung steht. Die Anschaltungsbau¬ gruppe 12 weist einen Mikroprozessor 11 mit einem Steuer¬ programm auf, das bei entsprechender Auslegung den Betrieb des Schaltschranks als unabhängige Funktionsinsel, d.h. als geschlossenes System gestattet. Darüber hinaus ist jedoch auch ein übergeordnetes Eingreifen in die Steuerung der Schalt- 1, Steuer- 2 und Meßgeräte 3 durch den möglicher¬ weise entfernt gelegenen Kommunikationsprozessor 14 mög¬ lich. Durch diesen Systemaufbau werden übergeordnete Syste¬ me, wie die SPS über dem Kommunikationsprozessor 14 von Steuerfunktionen entlastet, die Schutzfunktion vor Ort entkoppelt und damit beschleunigt und bei einem Feldbus- Ausfall ein definiertes Verhalten des "Systems Schalt- schrank" möglich. Dies bedeutet, daß bei Feldbus-Ausfall ein Obergang in einen Undefinierten Zustand vermieden wird und statt dessen eine geordnete Abfolge von Funktionen, wie z.B. das Herunterfahren von Motoren, möglich ist.In the new version of the control cabinet, switching devices 1, including the associated control devices 2 and measuring devices 3 for measuring-quantity acquisition and evaluation, as well as operating and display devices via bus-compatible coupling elements 4 to a data bus 10, for example a two-wire bus, are shown in FIG Data rail coupled. The usual control wiring omitted here. 1, an interface module 12 is connected to the data bus 10 and is connected via a serial transmission bus 15, for example a field bus, to a communication processor 14 of a programmable logic controller PLC. The interface module 12 has a microprocessor 11 with a control program which, with a corresponding design, allows the control cabinet to be operated as an independent function island, ie as a closed system. In addition, however, a higher-level intervention in the control of the switching 1, control 2 and measuring devices 3 is possible by means of the communication processor 14 which may be located remotely. This system structure enables higher-level systems, such as the PLC via the communication processor 14, to be relieved of control functions, the protective function decoupled on site and thus accelerated, and a defined behavior of the "system control cabinet" is possible in the event of a fieldbus failure. This means that in the event of a fieldbus failure, a transition to an undefined state is avoided and instead an orderly sequence of functions, such as shutting down motors, is possible.
An den beliebig ausgeführten Feldbus 15 gemäß FIG 1 können noch weitere Schaltschränke angeschlossen und durch den Kommunikationsprozessor 14 gesteuert werden.Further control cabinets can be connected to the fieldbus 15 of any design according to FIG. 1 and controlled by the communication processor 14.
Ein Datenaustausch zwischen den Schaltschränken läßt sich aber auch ohne einen übergeordnet arbeitenden Kommunika¬ tionsprozessor 14 erreichen, indem ein einzelner Zweidraht- Bus 10 verwendet wird, der durch die Schaltschränke geführt ist und an den sämtliche Schaltgeräte 1 sowie Steuer- 2 und Meßgeräte 3 angekoppelt sind.A data exchange between the control cabinets can also be achieved without a higher-level communication processor 14 by using a single two-wire bus 10 which is routed through the control cabinets and to which all switching devices 1 as well as control devices 2 and measuring devices 3 are coupled .
Der Datenaustausch zwischen den Schaltgeräten 1 einschließ- lieh der Steuer- 2 und Meßgeräte 3 erfolgt ereignisgesteu¬ ert und entspricht dem Stromfluß bzw. der Schaltzustands- veränderung in einem konventionell verdrahteten System. Diese Art des Datenaustauschs ist beispielsweise von den Control Area Networks her bekannt, die dem Fachmann von Veröffentlichungen her geläufig sind (siehe z.B. CAN - eine Alternative zum Feldbus von Lawrenz, Markt und Technik / Design und Elektronik, Ausgabe 18 vom 05.09.89, S. 64 -68). Dabei werden Ereignisse im System detektiert, in ein Melde¬ telegramm verpackt und auf den Datenbus geschickt. Die be¬ troffenen Adressaten empfangen die Meldung und reagieren. Anstelle der Steuerverdrahtung werden Verbindungen zwischen Geräten mittels Software als Nachrichten zwischen durch Nachrichtennummern festgelegte Briefkästen mit Sende- und Empfangsfächern verschickt (FIG 4) .The data exchange between the switching devices 1, including the control devices 2 and measuring devices 3, is event-controlled and corresponds to the current flow or the switching state change in a conventionally wired system. This type of data exchange is known, for example, from the control area networks, which the person skilled in the art is familiar with from publications (see, for example, CAN - an alternative to the field bus from Lawrenz, Markt and Technik / Design und Elektronik, edition 18 of 09/05/89, p 64-68). Events are detected in the system, packaged in a message telegram and sent to the data bus. The addressees concerned receive the message and react. Instead of the control wiring, connections between devices are sent by software as messages between mailboxes with send and receive compartments defined by message numbers (FIG. 4).
FIG 2 macht deutlich, daß die Verbindungen der Ein- und Ausgänge der Funktionen, hier einer Stromauswertungseinheit 23, nicht mehr in üblicherweise über Schaltglieder 24 er¬ folgt, wie FIG 2 zeigt, sondern über einen Datenaustausch durch direkte Anbindung an den Datenbus 10 gemäß FIG 3.FIG. 2 makes it clear that the connections of the inputs and outputs of the functions, here a current evaluation unit 23, no longer occur in the usual manner via switching elements 24, as shown in FIG. 2, but via a data exchange by direct connection to the data bus 10 according to FIG 3rd
Ein Beispiel für die Kommunikation im Schaltschrank wird anhand der FIG 4 erläutert. Sie zeigt einen Stromsensor B und einen Lastschalter A, die jeweils über einen Buscon¬ troller 16 an einen Datenbus 10 angeschlossen sind. Der Stromsensor B erkennt eine Oberlast, die eine Lasttrennung durch den Lastschalter A erfordert. Vom Stromsensor B wird daraufhin ein Auslösebefehl an den Lastschalter A gegeben, indem der Buscontroller 16 vom Stromsensor B die Meldung "Auslösen" mit einer entsprechenden Nachrichtennummer ver¬ sieht und sie auf den Datenbus 10 schickt. Der Buscontrol- 1er 16 vom Lastschalter A erkennt aufgrund der Nachrichten¬ nummer die für ihn bestimmte Meldung "Auslösen" und rea¬ giert daraufhin. In entsprechender Weise können noch wei¬ tere Stromsensoren C, D.. den Lastschalter A ansprechen und die Funktion "Auslösen" bewirken. Durch die funktionszuge- ordnete Adressierung, hier z.B. die Funktion "Auslösen", lassen sich aber auch zugleich mehrere Lastschalter am Datenbus ansprechen. Der direkte Datenverkehr zwischen den Busteilnehmern erlaubt auch bei niedrigen Datenübertra¬ gungsraten von 100 - 500 kBaud sehr schnelle Reaktions¬ zeiten.An example of the communication in the control cabinet is explained with reference to FIG 4. It shows a current sensor B and a load switch A, which are each connected to a data bus 10 via a bus controller 16. The current sensor B detects an upper load, which requires a load separation by the load switch A. A current command from the current sensor B is then given to the load switch A by the bus controller 16 providing the current signal with a corresponding message number from the current sensor B and sending it to the data bus 10. The bus controller 16 from the load switch A recognizes on the basis of the message number the message "trigger" which is intended for it and then responds. In a corresponding manner, further current sensors C, D .. can address the load switch A and effect the "trigger" function. The function-assigned addressing, here for example the "trigger" function, means that several load switches on the data bus can also be addressed at the same time. The direct data traffic between the Bus subscribers allow very fast reaction times even at low data transmission rates of 100-500 kbaud.
Die beschriebene Funktionsweise ermöglicht einen verteilten Aufbau von Funktionen, die die an den Datenbus 10 angekop¬ pelten Schaltgeräte 1 ausführen. Weiterhin hat die Anwen¬ dung des erläuterten Datenaustausches im Schaltschrank zur Folge, daß die Schaltgeräte nach Funktionskriterien zuge- schnitten und für den Verbund im Schaltschrank optimiert sind.The described mode of operation enables a distributed structure of functions which the switching devices 1 coupled to the data bus 10 perform. Furthermore, the use of the data exchange explained in the control cabinet means that the switching devices are tailored according to functional criteria and are optimized for interconnection in the control cabinet.
Der neue Schaltschrank ermöglicht einen Verzicht auf redun¬ dante Geräteteile, da die Reaktion einer Funktion, z.B. eines Lasttrenners, auch ohne Steuerverdrahtung und Klemmen zwischen agierenden und reagierenden Geräten möglich ist.The new control cabinet allows redundant device parts to be dispensed with, since the reaction of a function, e.g. a load disconnector, even without control wiring and terminals between active and reacting devices.
FIG 5 zeigt den hardwaremäßigen Aufbau eines als Zweidraht- Bus 10 ausgeführten Datenbusses mit busfähigen Koppelglie- dem 4. Der Zweidraht-Bus 10 ist in einer Hutschiene 13 in¬ tegriert, auf die eine Anschaltungsbaugruppe 12 und zwei Koppelglieder 4 aufgeschnappt sind, wodurch neben der me¬ chanischen Befestigung die zugleich mit dem Datenbus 10 erforderliche elektrische Kontaktierung erfolgt. An die busfähigen Koppelglieder 4 lassen sich konventionelle Schalt- 1, Steuer- 2 und Meßgeräte 3 anbinden. Die Koppel- glieder 4 enthalten z.B. einen Buscontroller 16 für die bereits oben zur FIG 4 erläuterte Aufgabe der Statusüber¬ mittlung. Allen am Datenbus 10 angeschlossenen Teilnehmern ist gemeinsam, daß die Protokoll-Software in die Hardware der Buscontroller 16 implementiert ist.5 shows the hardware structure of a data bus designed as a two-wire bus 10 with bus-compatible coupling elements 4. The two-wire bus 10 is integrated in a top-hat rail 13 onto which an interface module 12 and two coupling elements 4 are snapped, which in addition to the mechanical fastening, the electrical contacting required at the same time as the data bus 10 takes place. Conventional switching 1, control 2 and measuring devices 3 can be connected to the bus-compatible coupling elements 4. The coupling elements 4 contain e.g. a bus controller 16 for the status transmission task already explained above for FIG. 4. It is common to all participants connected to the data bus 10 that the protocol software is implemented in the hardware of the bus controller 16.
Als Busmedien können wahlweise geschirmte Zweidrahtleitun¬ gen 5 oder Lichtwellenleiter 6 dienen (siehe FIG 6) . Durch letzteren wird im Schaltschrank eine potentialfreie Verbin¬ dung mit gleichzeitiger Störunempfindlichkeit gegenüber magnetischen und elektrischen Störfeldern erreicht. Die Busmedien können, wie zeichnerisch dargestellt, auch ge¬ mischt verwendet werden. So ist es möglich, von einer Linienstruktur auf Kupferbasis auf Lichtwellenleiter-Ver¬ bindungstechniken umzusteigen und umgekehrt.Shielded two-wire lines 5 or optical fibers 6 can be used as bus media (see FIG. 6). The latter provides a potential-free connection in the control cabinet with simultaneous immunity to interference from magnetic and electrical interference fields. The As shown in the drawing, bus media can also be mixed. It is thus possible to switch from a copper-based line structure to optical waveguide connection techniques and vice versa.
FIG 6 zeigt drei Leitungsstränge 25 mit jeweils vier Kup¬ ferleitungen, die z.B. wie erwähnt in einer Hutschiene ge¬ führt sind. Zwei der Kupferleitungen dienen als Datenbus 10, über die beiden anderen erfolgt die Stromversorgung durch eine angekoppelte Stromversorgungseinheit 8. Die Datenbus-Verbindung zwischen dem oberen und mittleren Lei¬ tungsstrang 25 erfolgt potentialgebunden über eine ge¬ schirmte Leitung 5 und zwischen dem unteren und mittleren Leitungsstrang 25 potentialfrei über einen Lichtwellen- leiter 6.6 shows three line strands 25, each with four copper lines, which e.g. as mentioned in a top-hat rail. Two of the copper lines serve as data bus 10, the other two supply the power through a coupled power supply unit 8. The data bus connection between the upper and middle line 25 is potential-bound via a shielded line 5 and between the lower and middle line 25 potential-free via an optical fiber 6.
Die Ankopplung der Lichtwellenleiter 6 an den Zweidraht-Bus 10 geschieht über Umsetzer 9. An den mittleren und oberen Datenbus 10 sind Schaltgeräte 1 potentialfrei über Licht- Wellenleiter 6 angeschlossen. In diesem Fall ist für die Schaltgeräte 1 notwendigerweise eine lokale Stromversorgung vorgesehen. An den unteren Leitungsstrang 25 ist ein Schaltgerät 1, z.B. eine Schütz-Kombination mit Leitungs¬ schalter, potentialgebunden über eine geschirmte Leitung 5 angeschlossen. Die Stromversorgung kann hier über den Lei¬ tungsstrang erfolgen.The optical fibers 6 are coupled to the two-wire bus 10 via converters 9. Switching devices 1 are connected to the middle and upper data bus 10 in a potential-free manner via optical fibers 6. In this case, a local power supply is necessarily provided for the switching devices 1. A switching device 1, e.g. a contactor combination with line switch, potential-connected via a shielded line 5. The power supply can take place here via the line.
Die Verdrahtung der Schaltgeräte untereinander (Softwiring) und das Einstellen von Schaltwerten (Softsetting) erfolgt mittels einer PC-Bedienoberfläche, wie es in FIG 7 angedeu¬ tet ist. Die Projektierung und Paramatrierung der Steuer¬ funktionen über den PC-Bildschirm stellt eine wesentliche Erleichterung gegenüber den Anforderungen bei bisher üblicher Verdrahtung dar.The switching devices are wired to one another (software ringing) and switching values (softsetting) are set using a PC user interface, as is indicated in FIG. The configuration and parameterization of the control functions via the PC screen represents a significant relief compared to the requirements with the wiring that has been customary up to now.
Gemäß FIG 7 werden die Standard-Funktionen durch software¬ mäßige Verbindung mittels der Bedienoberfläche zwischen den Klemmen 22 von Befehlsgebern 20 oberhalb der oberen gestri¬ chelten Linie und den Klemmen 22 von Aktoren 21, z.B. Ven¬ tile, Schütze und Leuchtmelder unterhalb der unteren ge¬ strichelten Linie hergestellt. Die Standardfunktion kann z.B. in einer direkten Durchverbindung zwischen den genann¬ ten oberen und unteren Klemmen 22 bestehen, ein Blinkgeber 18 oder eine Wendeantriebs-Steuerung 19 sein. According to FIG. 7, the standard functions are established by software-like connection using the user interface between the Terminals 22 of command transmitters 20 above the upper dashed line and terminals 22 of actuators 21, for example valves, contactors and indicator lights, are produced below the lower dashed line. The standard function can be, for example, a direct connection between the above-mentioned upper and lower terminals 22, a flasher unit 18 or a reversing drive control 19.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Schaltschrank mit Schalt-(1) sowie wahlweise Steuer-(2) und/oder Meßgeräten (3), die durch eine Steuerverdrahtung miteinander verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß anstelle der Steuerverdrahtung die Schalt-(1) sowie1.Control cabinet with switching (1) and optionally control (2) and / or measuring devices (3), which are connected to each other by control wiring, so that instead of the control wiring, the switching (1) and
Steuer-(2) und Meßgeräte (3) über busfähige Koppelglieder (4) an einen Datenbus (10), z.B. ein Control Area Network, angekoppelt sind, auf dem sie ereignisgesteuert Botschaften an die übrigen am Datenbus (10) angekoppelten Geräte (1,2,3) aussenden und über den sie Botschaften, die für sie bestimmt sind, empfangen können.Control (2) and measuring devices (3) via bus-compatible coupling links (4) to a data bus (10), e.g. a control area network are coupled, on which they send event-controlled messages to the other devices (1, 2, 3) connected to the data bus (10) and via which they can receive messages that are intended for them.
2. Schaltschrank nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an den Datenbus (10) ein oder mehrere Mikroprozessoren (11) mit einem Steuerprogramm angeschlossen sind, der bus- fähig Koppelglieder (4) als Ein- und Ausgänge verwendet.2. Control cabinet according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that one or more microprocessors (11) are connected to the data bus (10) with a control program that uses bus-compatible coupling elements (4) as inputs and outputs.
3. Schaltschrank nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Funktion der busfähigen Koppelglieder (4) in den Schalt-(1), Steuer-(2) und Meßgeräten (3) unter Verzicht auf die Koppelglieder (4) selbst integriert ist.3. Control cabinet according to claim 1 or 2, so that the function of the bus-compatible coupling elements (4) is integrated in the switching (1), control (2) and measuring devices (3) without the coupling elements (4) themselves.
4. Schaltschrank nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur softwaremäßigen Verbindung der Schalt-(1), Steuer- (2) und Meßgeräte (3) eine PC-Bedienoberfläche vorgesehen ist.4. Control cabinet according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a PC user interface is provided for the software connection of the switching (1), control (2) and measuring devices (3).
5. Schaltschrank nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an den Datenbus (10) eine Anschaltungsbaugruppe (12) angekoppelt ist, mit folgenden Merkmalen: • Funktion als Gateway von einer übergeordneten SPS mit Kommunikationsprozessor zu busfähigen Koppelgliedern (4) als Ein- und Ausgänge.5. Switchgear cabinet according to one of the preceding claims, characterized in that an interface module (12) is coupled to the data bus (10), with the following features: • Function as gateway from a higher-level PLC with communication processor to bus-compatible coupling elements (4) as inputs and outputs.
• Funktion als Anschaltung des (autarken) Funktionsver¬ bunds Schaltschrank an eine übergeordnete SPS über EIN-/Ausgabe-Kopplung• Function as connection of the (autonomous) control cabinet function group to a higher-level PLC via input / output coupling
6. Schaltschrank nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an den Datenbus (10) Schalt-(1), Steuer-(2) und Me߬ geräte (3) weiterer Schrankschränke angekoppelt sind.6. Switchgear cabinet according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that switching (1), control (2) and measuring devices (3) further cabinet cabinets are coupled to the data bus (10).
7. Schaltschrank nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Datenbus als Lichtwellenleiter (10) ausgeführt ist.7. Control cabinet according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the data bus is designed as an optical waveguide (10).
8. Schaltschrank nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Datenbus (10) in eine Hutschiene (13) integriert ist, auf die die busfähigen Koppelglieder (4) aufgeschnappt sind, über die die Schalt-(l), Steuer-(2) und Meßgeräte (3) an den Datenbus (10) angekoppelt sind. 8. Switchgear cabinet according to one of the preceding claims, characterized in that the data bus (10) is integrated in a top-hat rail (13) onto which the bus-compatible coupling elements (4) are snapped, via which the switching (l), control (2 ) and measuring devices (3) are coupled to the data bus (10).
PCT/DE1994/000349 1993-04-13 1994-03-29 Control cubicle with data bus WO1994024647A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE9305530U DE9305530U1 (en) 1993-04-13 1993-04-13 Control cabinet with data bus
DEG9305530.7U 1993-04-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1994024647A1 true WO1994024647A1 (en) 1994-10-27

Family

ID=6891943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1994/000349 WO1994024647A1 (en) 1993-04-13 1994-03-29 Control cubicle with data bus

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE9305530U1 (en)
WO (1) WO1994024647A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19521001A1 (en) * 1995-06-08 1996-12-19 Siemens Ag Switchgear unit capable of communication
US10611155B2 (en) 2010-10-18 2020-04-07 Xjet Ltd. Inkjet head storage and cleaning
CN113572254A (en) * 2020-04-29 2021-10-29 比亚迪汽车工业有限公司 Train control system, train control management system and train

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19710019C2 (en) * 1996-03-13 2000-06-08 Loh Kg Rittal Werk Control cabinet with a central control device for monitoring, controlling and / or regulating installation and / or add-on units
DE19609689B4 (en) 1996-03-13 2006-01-26 Rittal Gmbh & Co. Kg Control cabinet with a central control device for monitoring, controlling and / or regulating installation and / or add-on units
DE19703236A1 (en) * 1997-01-29 1998-07-30 Siemens Ag Switch arrangement for electrical control devices
DE102018130342A1 (en) * 2018-11-29 2020-06-04 Liebherr-Components Biberach Gmbh Switchgear assembly

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3611949A1 (en) * 1986-04-09 1987-10-15 Regulex Tech Info DATA TRANSFER METHOD AND DATA TRANSFER DEVICE
DE3806493A1 (en) * 1988-03-01 1989-09-14 Kloeckner Moeller Elektrizit Bus system
EP0345493A1 (en) * 1988-06-08 1989-12-13 Landis & Gyr Technology Innovation AG Arrangement for the surveillance, control and regulation of a technical installation of a building automation system
FR2676849A1 (en) * 1991-05-24 1992-11-27 Ave Spa Simplified system for interconnection, in series, via a bus, of sensors, of push buttons, of control switches and of actuation devices

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3611949A1 (en) * 1986-04-09 1987-10-15 Regulex Tech Info DATA TRANSFER METHOD AND DATA TRANSFER DEVICE
DE3806493A1 (en) * 1988-03-01 1989-09-14 Kloeckner Moeller Elektrizit Bus system
EP0345493A1 (en) * 1988-06-08 1989-12-13 Landis & Gyr Technology Innovation AG Arrangement for the surveillance, control and regulation of a technical installation of a building automation system
FR2676849A1 (en) * 1991-05-24 1992-11-27 Ave Spa Simplified system for interconnection, in series, via a bus, of sensors, of push buttons, of control switches and of actuation devices

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BURD: "THE DEVELOPMENT AND PERFORMANCE OF A CSMA/CD NETWORK FOR LOW LEVEL CONTROL", MICROPROCESSING AND MICROPROGRAMMING, vol. 20, no. 1-3, April 1987 (1987-04-01), AMSTERDAM NL, pages 69 - 72 *
SITTE: "Sensor-Actuator Bus", SCIENTIFIC HONEYWELLER, vol. 11, no. 1, 1991, MINNEAPOLIS US, pages 41 - 47 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19521001A1 (en) * 1995-06-08 1996-12-19 Siemens Ag Switchgear unit capable of communication
US5978193A (en) * 1995-06-08 1999-11-02 Siemens Aktiengesellschaft Switchgear unit capable of communication
US10611155B2 (en) 2010-10-18 2020-04-07 Xjet Ltd. Inkjet head storage and cleaning
CN113572254A (en) * 2020-04-29 2021-10-29 比亚迪汽车工业有限公司 Train control system, train control management system and train
CN113572254B (en) * 2020-04-29 2023-12-15 比亚迪汽车工业有限公司 Train control system, train control management system and train

Also Published As

Publication number Publication date
DE9305530U1 (en) 1994-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1064759B1 (en) Method for commissioning a bus system and corresponding bus system
DE3706325C2 (en)
WO1996031815A1 (en) Device for inherently safe signal matching
DE3236812A1 (en) REMOTE CONTROL SYSTEM
EP1642179B1 (en) Device for automatically controlling a technical system operation
DE4425876A1 (en) Stationary and mobile intelligent socket outlet for consumer loads
DE3818601A1 (en) DIGITAL SIGNAL TRANSFER SYSTEM FOR HOUSE CONTROL TECHNOLOGY
DE19507407B4 (en) Device for operating and monitoring smoke and heat exhaust openings
DE19630614A1 (en) Switchgear
EP1258957A1 (en) Switch assembly
DE10315623A1 (en) Low-voltage module
EP2434355A1 (en) Emergency stop module assembly
DE19515633A1 (en) Electrical installation for building
WO1994024647A1 (en) Control cubicle with data bus
EP0853366B1 (en) Device for transmission of control signals to valves
DE19736581C2 (en) Fieldbus arrangement
EP0187876B1 (en) Installation system for a lift construction
DE102017213365A1 (en) Communication device, system and method
EP2502354B1 (en) Electrical installation system
EP0792078B1 (en) Actuator-sensor interface system
EP0437696A1 (en) Remote-controlled connecting device
DE19813389A1 (en) Safety control circuit e.g. for electrical relay
DE19647823B4 (en) Control and monitoring device for a smoke and heat exhaust system
DE102010038459A1 (en) Safety system, has safety module comprising system interface for direct contacting and communication with group protection unit, and load branch comprising another system interface for direct communication with safety module
EP1993010B1 (en) Sensor unit

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase