WO2011047826A1 - Control device and method for the voltage-potential-driven actuation of field devices - Google Patents

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WO2011047826A1
WO2011047826A1 PCT/EP2010/006364 EP2010006364W WO2011047826A1 WO 2011047826 A1 WO2011047826 A1 WO 2011047826A1 EP 2010006364 W EP2010006364 W EP 2010006364W WO 2011047826 A1 WO2011047826 A1 WO 2011047826A1
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potential
switching
voltage potential
line
switch
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PCT/EP2010/006364
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Michael Lehzen
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"Hesch" Schröder GmbH System Engineering + Production
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
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    • G—PHYSICS
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    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25336—Cascaded modules, one module connects to other, I-O, computing expansion

Definitions

  • the invention relates to a control device for voltage potential-driven control of field devices with a control central unit, which is set up for applying voltage potentials on a potential switching line of a control and supply bus that changes in the voltage potential control information, and at least one with at least one associated field device connectable switching unit which can be connected to the control and supply bus with an input directed towards the control central unit and an output which can be routed to at least one downstream switching unit.
  • the invention further relates to a method for voltage potential-driven control of field devices via a potential switching line, wherein changes in the voltage potential for the transmission of control information to a connectable to at least one field device to be actuated switching unit is used.
  • field devices are used in a variety of forms, which are connected to one another via a field bus and controlled via a control central unit.
  • a control central unit e.g. for valve control a possible inexpensive and simple solution desirable that includes a simple, robust and inexpensive switching logic on the part of the field devices.
  • actuator sensor interface ASI In conjunction with the so-called actuator sensor interface ASI is known to transmit the information to the field devices via voltage potentials of a potential line, wherein the voltage potentials used for information transmission are also used as a supply voltage for the field devices.
  • ASI fieldbus systems are described, for example, in DE 196 31 302 B4, DE 196 48 783 C2, DE 199 47 501 A1 and DE 10 2005 055 428 A1.
  • CONFIRMATION COPY DE 102 46 914 A1 discloses a method for detecting occurring event-oriented signals, in particular for error detection, in a master / slave bus system having at least one master and a plurality of slaves.
  • the master sends test signal pulses at intervals to the subsequent slave, which reads in these test signal pulses and forwards them to the subsequent slave.
  • Both documents describe a control device for the voltage potential-driven control of field devices with a control central unit, which is set up for applying voltage potentials to a potential switching line of a control and supply bus such that changes in the voltage potential include control information.
  • JP 2007-235870 A describes a control device for activating field devices having a control central unit which is set up for applying voltage potentials to a potential switching line of a control and supply bus, and having at least one switching unit which can be connected to at least one associated field device and which is connected to the control unit. and the supply bus can be connected to an input directed toward the control central unit and to an output which can be routed to at least one downstream switching unit.
  • the at least one switching unit connects the voltage potential on the control and supply bus with a field device connected to the respective switching unit and has a switch for connecting or disconnecting the output of the potential switching line, which can be routed to subsequent switching units, and a switching control for this switch.
  • the control device of the type mentioned above in that the at least one switching unit each have a first switch for connecting the voltage potential on the control and supply bus with a field device connected to the respective switching unit or disconnecting the voltage potential of the field device, a second A switch for connecting or disconnecting the output of the potential switching line to subsequent switching units and a switching controller for the first and second switch, wherein the switching controller for detecting potential changes of the voltage potential on the potential switching line and for switching the first and / or second switch in dependence the detected potential changes is set up.
  • a cascadable switching unit which enables a supply of the connected field devices with a supply voltage via a first switch and a cascading of the switching units with a second switch, so that the voltage potential on the potential switching line when the second switch is switched on to a subsequent switching unit is forwarded.
  • the control of the supply of the field devices or the forwarding of the voltage potential to a subsequent switching unit then takes place via potential changes on the potential switching line, which are evaluated for driving the first and second switches.
  • This control device has the advantage that the switching units can be controlled very easily cascaded over potential changes. Subsequent switching units are only then activated, that is controllable, when the second switches of the preceding switching units are turned on to pass the voltage potential on the potential switching line to the subsequent switching units.
  • the control and supply bus preferably has a reference potential line for a constant reference voltage potential for the supply voltage on the potential switching line. This reference potential line can be, for example, the neutral conductor of a DC or AC power supply.
  • control and supply bus has at least one feedback line for the transmission of information from switching units to the control central unit.
  • the respective switching control of the at least one switching unit is then set up to transmit encoded information via the feedback line in dependence on a detected potential change. In this way, the return transmission of information of the switching units or their connected field devices in coded form via voltage potential pulses to the control center unit is possible.
  • the switching control can furthermore be set up to switch on or off the first and / or second switch and / or to transmit information via the feedback line as a function of defined times in which a predetermined supply voltage potential is present after the potential change on the potential switching line.
  • the respective switching control of a switching unit is set up to transition from a reference voltage potential to a first voltage potential into a state of readiness for switching when the detected voltage potential on the potential switching line transitions. In a transition from the first th defined voltage potential to the second provided for supplying the field devices voltage potential then the first switch is closed and the voltage potential to supply the connected field device to this connected field device.
  • the first switch is opened again and the second switch is closed in order to apply the first voltage potential to the input of a subsequent switching unit and to deactivate the previously activated switching unit and to activate the subsequent switching unit.
  • the first and second switches are opened again and, as it were, a reset of the switching unit is caused.
  • first switch of the switching unit which is connected to the potential switching line and a power supply terminal for a connectable field device when the voltage potential on the potential line has risen at least to the level of a second defined voltage potential, so that a connected field device with the second voltage potential across the first Switch is powered,
  • the switching units are controlled in cascade and it is possible to supply a series of field devices, which are connected in series to subsequent switching units, in turn with supply voltage and trigger actions of the field devices sequentially.
  • a valve control can be carried out, in which valves are switched on one after the other in each case for periods of time determined by the control central unit.
  • Particularly advantageous is a transfer of the switching unit in a receive mode in which voltage potential changes for driving the first and second switches are detected when the switching unit detects an increase of the voltage potential on the potential switching line from the reference voltage potential to the first voltage potential.
  • the last switching unit of a series of switching units whose input can detect the voltage potential on the potential switching line and whose output is opened by means of the second switch for switching off the subsequent switching units in a transferred active state in which further voltage potential changes to the potential switching line for driving the first and second switches are evaluated.
  • the first switch of an activated switching unit is preferably switched on when the switching unit detects a rise in the voltage potential from the first voltage potential to at least the second voltage potential for a minimum duration of a defined switching time.
  • the first switch is then turned off when the switching unit detects a drop in the voltage potential from the second voltage potential at least to the first voltage potential.
  • the first switch of the activated switching unit can be repeatedly successively raised from the first voltage potential to the second voltage potential by raising the voltage potential on the potential switching line for a minimum be switched on over the period of the defined switching time.
  • An activated switching unit can thus supply the at least one connected field device with supply voltage (spins) several times in succession.
  • the deactivation of the respectively activated switching unit and the activation of a subsequent switching unit then takes place by switching on the second switch of an activated switching unit, if the switching unit increases the voltage potential from the first voltage potential to at least the second voltage potential for a maximum duration of a defined control time or a defined one Switching time detects.
  • the second switch is actuated.
  • a deactivation of the switching units is preferably carried out at a voltage potential drop on the potential switching line to a fixed reference voltage potential. As soon as the voltage potential on the potential switching line thus drops to the reference potential, all connected switching units can be deactivated at the same time again, so that the switching units respectively open the first and second switches and enter a sleep mode.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a control device for the voltage potential-driven control of field devices
  • FIG. 2 shows a state diagram of a first embodiment of the method for the voltage potential-driven control of field devices
  • FIG. 3 shows a state diagram of a second embodiment of the method for the voltage potential-driven control of field devices
  • FIG. 4 shows a state diagram of a third embodiment of the method for the voltage-potential-driven control of field devices.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a control device 1 for the voltage-potential-driven control of a number of 1, 2, 3, n field devices 2a, 2b.
  • the control device 1 has a control central unit 3 with a voltage supply unit 4.
  • the voltage supply unit 4 is connected via a potential switching line 5 and a reference potential line 6 to subsequent switching units 7a, 7b and, if appropriate, further switching units 7n.
  • the field devices 2a, 2b, 2n connected to these switching units 7a, 7b,..., 7n are supplied with a supply voltage.
  • Solenoid valves are activated as field devices via a voltage applied between the potential switching line 5 and the reference potential line 6 supply voltage or disabled in the off state.
  • the switching units 7a, 7b, 7n each have a first switch 8, which is controlled by means of a switching control 9 of the respective switching unit 7a, 7b, 7n.
  • the supply voltage potential applied between the potential switching line 5 and the reference potential line 6 can be applied to at least one field device 2a, 2b, 2n connected to the respective switching unit 7a, 7b, 7n or the field device 2a, 2b, 2n from the supply voltage be separated.
  • each switching unit 7a, 7b, 7n has a second switch 10, which is respectively controlled by the switching control 9 of the associated switching unit 7a, 7b, 7n.
  • the second switch 10 With the aid of the second switch 10, at least the potential switching line 5 is switched such that in the switched-on state of the second switch 10 the supply voltage potential on the potential switching line 5 is applied to the potential switching line output of the field device 7a and the potential switching line input of the subsequent field device 7b.
  • the reference potential line 6 can either be permanently switched through or, as shown, can be closed or disconnected with the aid of the second switch 10.
  • an optional feedback line 1 1 is provided, which allows an activated switching unit 7a to pass information, for example by means of coded voltage pulses via the feedback line 11 to an evaluation unit 12 of the control central unit 3. It is also conceivable, however, that the further connected switching units 7b, 7n receive and evaluate the information from the activated switching unit 7a on the feedback line 11.
  • the switching control 9 of the switching units 7a, 7b, 7n are e.g. with the aid of suitable edge detectors and comparators for determining defined supply voltage potentials or voltage levels to actuate the first and second switches 8, 10 of the respective switching unit 7a, 7b, 7n as a function of potential changes on the potential switching line 5. Actuation is understood to mean a switching over of the respective first or second switch 8, 10 from the open state to the closed state or vice versa.
  • FIG. 2 shows a state diagram of a first embodiment of a voltage potential transmission method executed by the switching units 7a, 7b, 7n. NEN control of field devices 2a, 2b, 2n recognize.
  • the switching units 7a, 7b, 7n are each in the off state A.
  • the last switched via closed second switch 10 switching unit 7x a series of switching units 7a, 7b, 7n is set in the standby mode B.
  • the first switching unit 7a will detect a change in the voltage potential on the potential switching line 5, since the subsequent switching unit 7b is separated from the potential switching line 5 by the opened second switch 10.
  • the first switching unit will first be placed in the standby mode B, while the subsequent switching units 7b, 7n remain in the off state.
  • the switch-on state D is reached, in which the first switch 8 is closed.
  • the voltage potential applied between the potential switching line 5 and the reference potential line 6 for supplying the at least one connected field device 2 a is applied to this field device 2 a.
  • the field device 2a is activated in this way.
  • the first switch 8 is switched off again in the switch-off state E, so that the connected field device 2a is no longer supplied with voltage.
  • the switching unit 7a then goes directly into a bypass mode F and is placed at a further voltage drop on the potential switching line 5 from the first defined supply voltage potential of 12V to the reference voltage potential of 0V in an idle state G (standby).
  • the bypass mode F the second switch 10 is closed so that a subsequent switching unit can be addressed.
  • the switching unit 7a is again set in the standby mode B.
  • transition mode C when the voltage potential rises to the second defined voltage potential either beyond the defined switching time T2 or even at a voltage potential increase shorter than the switching time T2 (T ⁇ T2), information from the switching unit 7a is placed on the feedback line 11 (feedback mode H).
  • This can be done by a binary coded sequence of voltage pulses or by defined information-carrying voltage potentials. It is also conceivable, however, any other information coding.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the method for the voltage potential-driven control of field devices 2a, 2b, 2n. This embodiment differs from the first embodiment described above in the definition of a control time Tl in the switching time T2, which is longer than the control time Tl. In a transition from standby mode B on the transition mode various state changes are conceivable.
  • the switching unit 7a When a voltage potential change on the potential switching line 5 to the second defined supply voltage potential of e.g. 24V occurs and this second defined supply voltage potential no longer than the defined control time Tl stops, the switching unit 7a goes into a first bypass mode Fl, in which the second switch 10 of the switching unit 7a is closed. Thus, the potential switching line 5 is forwarded to the subsequent switching unit 7b and the current switching unit 7a is only switched through in such a transition, without activating the connected field device 2a.
  • the second defined supply voltage potential of e.g. 24V e.g. 24V
  • the switching unit 7a With a rise in the voltage potential to the second defined supply voltage potential and maintaining this supply voltage potential for a period of time which lies between the control time Tl and the switching time T2, the switching unit 7a changes to a second bypass mode F2, in which the second switch 10 is closed. In contrast to the first bypass mode Fl, in the second bypass mode F2, an additional information of the switching unit to the feedback line 1 1 in the feedback mode H is given.
  • the first switch 8 is closed while keeping the second switch 10 open, in order to supply the connected field device 2a with a supply voltage in the switch-on state D.
  • At the transition to the switch-on state D at least one item of information from the activated field device 2a can also be applied to the check-back line 1 1 in the return mode H.
  • the transition from the switch-on mode D to the switch-off mode E for the first switch 8 takes place again as described in connection with FIG. 2 in the event of a voltage drop of the voltage potential from the second defined supply voltage potential. from eg 24V to the first defined power supply potential of 12V. From the switch-on mode E, a return to either the first bypass mode F1 or optionally to the second bypass mode F2 then takes place automatically again. This can be predefined as desired. In this bypass mode Fl, F2, the second switch 10 is then closed, thus deactivating the current switching unit 7a for further switching operations and making the subsequent switching unit 7b activatable.
  • FIG. 4 shows a state diagram of a third embodiment of the method for voltage potential-driven control of field devices 2 a, 2 b, in which the feedback line 11 can be operated bidirectionally.
  • messages can not only be sent from the switching units 7a, 7b to the control center unit 3, but also messages from the control center unit 3 to the switching units 7a, 7b back and messages between the switching units 7a, 7b are exchanged with each other.
  • the feedback line is used bidirectionally to transmit voltage coded information to the switching units 7a, 7b.
  • the feedback line 11 is actively driven by the control central unit 3 for a time t. In the remaining time, the feedback line 11 is connected as the input of the control central unit 3 and evaluates the information of the switching units 7a, 7b.
  • the switching units 7a, 7b are arranged to test the state of the feedback line 1 1 when a change of the voltage potential on the potential switching line 5 is detected from 12V to 24V. If the respective switching unit 7a, 7b then recognizes a level of 0V on the feedback line 11, this switching unit 7a, 7b will from then on be marked as "marked.” If the pulse on the potential switching line 5 is simultaneously smaller than the time T1, the switch is activated respective switching unit 7x does not enter the field device 2x, but instead switches through the switch 10 the potential switching line 5 to the following switching unit 7x + 1.
  • the switching on of more than one switching unit 7x takes place in that the control central unit 3 generates a level of 24V on the feedback line 11 when the voltage level on the potential switching line 5 is changed from 12V to 24V. As a result of this condition, all previously-selected switching units 7x switch on the respective field devices 2 via the switch 8.
  • a resetting of the switching units 7a, 7b, 7n takes place, as already described above in connection with the other exemplary embodiments, by a voltage level of 0V on the potential switching line 5.
  • a switching unit 7x is set to the switched-off state I with the voltage off.
  • the switching unit 7x is set in the standby mode J.
  • the switching unit 7x checks in the state K the Voltage potential on the feedback line 1 1.
  • a timer is started (state L).
  • the switching unit 7x is set in the bypass mode M in which the second switch 10 is closed to pass the potential switching line 5 to the subsequent switching unit ,
  • the switching unit 7x activates the fieldbus output in the state O by closing the first switch 8, so that at least one connected field device is supplied 2x with supply voltage.
  • the switching unit 7x changes from the state O to the state N, in which the fieldbus output is deactivated by opening the first switch 8. Subsequently, the switching unit 7x unconditionally goes into the bypass mode M by the second switch 10 is closed.
  • the switching unit 7x If the voltage potential on the feedback line 11 is 0 V in the check state K, the switching unit 7x is "marked", ie prepared for switching the field device output (state P) 7x into a bypass and wait state by closing the second switch 10 and thus activating the following switching unit 7x + 1.
  • the respective switching unit 7x monitors the voltage potential on both the potential switching line 5 and the feedback line 1 1.
  • the "marked” switching unit 7x goes into the state R by activating the prepared field device output by switching on the first switch 8.
  • the connected field devices 2 are supplied in this way with supply voltage.
  • the switching unit 7x then goes back to the state E.

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Abstract

The invention relates to a control device (1) for the voltage-potential-driven actuation of field devices (2a, 2b), comprising a central control unit (3), which for applying voltage potentials to a potential switch line (5) of a control or supply bus is equipped such that changes in the voltage potential include control information, and further comprising at least one switching unit (7a, 7b), which can be connected to at least one associated field device (2a, 2b), respectively. Said switching unit can be connected to the control and supply bus having an input that is directed toward the central control unit (3) and an output that can be guided to at least one downstream switching unit (7b). The at least one switching unit (7a, 7b) comprises a first switch (8) for connecting the supply voltage potential on the control and supply bus to a field device (2a, 2b) connected to the respective switching unit (7a, 7b), or for disconnecting the supply voltage potential from the field device (2a, 2b), a second switch (10) for connecting or disconnecting the output of the potential connecting line (5), which output can lead to downstream switching units (7a, 7b), and a switch controller (9) for the first and the second switcher (8, 10). The switch controller (9) is equipped to recognize changes in the potential and to re-direct the first and/or second switches (8, 10) depending on the recognized potential changes.

Description

Steuereinrichtung und Verfahren zur spannungspotentialgetriebenen Ansteue- rung von Feldgeräten  Control device and method for voltage-potential-driven actuation of field devices
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur spannungspotentialgetriebenen An- Steuerung von Feldgeräten mit einer Steuerzentraleinheit, die zum Anlegen von Spannungspotentialen auf eine Potentialschaltleitung eines Steuer- und Versorgungsbusses so eingerichtet ist, dass Änderungen des Spannungspotentials Steuerinformationen beinhalten, und mit mindestens einer mit jeweils mindestens einem zugeordneten Feldgerät verbindbaren Schalteinheit, die an den Steuer- und Versorgungsbus mit einem zur Steuerzentraleinheit hin gerichteten Eingang und einem an zumindest eine nachgeordnete Schalteinheit führbaren Ausgang anschließbar ist. The invention relates to a control device for voltage potential-driven control of field devices with a control central unit, which is set up for applying voltage potentials on a potential switching line of a control and supply bus that changes in the voltage potential control information, and at least one with at least one associated field device connectable switching unit which can be connected to the control and supply bus with an input directed towards the control central unit and an output which can be routed to at least one downstream switching unit.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur spannungspotentialgetriebenen An- steuerung von Feldgeräten über eine Potentialschaltleitung, wobei Änderungen des Spannungspotentials zur Übertragung von Steuerinformationen an eine mit mindestens einem anzusteuernden Feldgerät verbindbare Schalteinheit genutzt wird. The invention further relates to a method for voltage potential-driven control of field devices via a potential switching line, wherein changes in the voltage potential for the transmission of control information to a connectable to at least one field device to be actuated switching unit is used.
In der Steuer- und Regelungstechnik werden Feldgeräte in vielfältigster Form eingesetzt, die über einen Feldbus miteinander verbunden und über eine Steuerzentraleinheit angesteuert werden. Oftmals ist z.B. zur Ventilsteuerung eine möglichst preiswerte und einfache Lösung erwünscht, die auf Seiten der Feldgeräte eine möglichst einfache, robuste und preisgünstige Schaltlogik enthält. In control engineering, field devices are used in a variety of forms, which are connected to one another via a field bus and controlled via a control central unit. Often, e.g. for valve control a possible inexpensive and simple solution desirable that includes a simple, robust and inexpensive switching logic on the part of the field devices.
In Verbindung mit dem so genannten Aktuator- Sensor-Interface ASI ist bekannt, die Informationen an die Feldgeräte über Spannungspotentiale einer Potentialleitung zu übertragen, wobei die zur Informationsübertragung genutzten Spannungspotentiale auch als Versorgungsspannung für die Feldgeräte genutzt werden. In conjunction with the so-called actuator sensor interface ASI is known to transmit the information to the field devices via voltage potentials of a potential line, wherein the voltage potentials used for information transmission are also used as a supply voltage for the field devices.
Derartige ASI-Feldbussysteme sind beispielsweise in der DE 196 31 302 B4, DE 196 48 783 C2, DE 199 47 501 AI und DE 10 2005 055 428 AI beschrieben. Such ASI fieldbus systems are described, for example, in DE 196 31 302 B4, DE 196 48 783 C2, DE 199 47 501 A1 and DE 10 2005 055 428 A1.
BESTÄTIGUNGSKOPIE DE 102 46 914 AI offenbart ein Verfahren zur Erkennung von auftretenden ereignisorientierten Signalen, insbesondere zur Fehlererkennung, in einem Master/ Slave- Bussystem mit mindestens einem Master und einer Mehrzahl von Slaves. Der Master sendet in zeitlichen Abständen Prüfsignalimpulse an den nachfolgenden Slave, der diese Prüfsignalimpulse einliest und an den nachfolgenden Slave weitergibt. CONFIRMATION COPY DE 102 46 914 A1 discloses a method for detecting occurring event-oriented signals, in particular for error detection, in a master / slave bus system having at least one master and a plurality of slaves. The master sends test signal pulses at intervals to the subsequent slave, which reads in these test signal pulses and forwards them to the subsequent slave.
DE 195 02 499 AI offenbart ein Bussystem zur Steuerung und Aktivierung von miteinander vernetzten ASI-Slaves. DE 195 02 499 AI discloses a bus system for controlling and activating networked ASI slaves.
Beide Dokumente beschreiben eine Steuereinrichtung zur spannungspotentialgetriebe- nen Ansteuerung von Feldgeräten mit einer Steuerzentraleinheit, die zum Anlegen von Spannungspotentialen auf eine Potentialschaltleitung eines Steuer- und Versorgungsbusses so eingerichtet ist, dass Änderungen des Spannungspotentials Steuerinformatio- nen beinhalten. Both documents describe a control device for the voltage potential-driven control of field devices with a control central unit, which is set up for applying voltage potentials to a potential switching line of a control and supply bus such that changes in the voltage potential include control information.
JP 2007-235870 A beschreibt eine Steuereinrichtung zu Ansteuerung von Feldgeräten mit einer Steuerzentraleinheit, die zum Anlegen von Spannungspotentialen auf eine Potentialschaltleitung eines Steuer- und Versorgungsbusses eingerichtet ist, und mit mindestens einer mit jeweils mindestens einem zugeordneten Feldgerät verbindbaren Schalteinheit, die an den Steuer- und Versorgungsbus mit einem zur Steuerzentraleinheit hin gerichteten Eingang und einem an zumindest einer nachgeordneten Schalteinheit führbaren Ausgang anschließbar ist. Die mindestens eine Schalteinheit verbindet das Spannungspotential auf dem Steuer- und Versorgungsbus mit einem an die jeweili- ge Schalteinheit angeschlossenen Feldgerät und hat einen Schalter zum Verbinden oder Trennen des zu nachfolgenden Schalteinheiten führbaren Ausgangs der Potentialschaltleitung und eine Schaltsteuerung für diesen Schalter. JP 2007-235870 A describes a control device for activating field devices having a control central unit which is set up for applying voltage potentials to a potential switching line of a control and supply bus, and having at least one switching unit which can be connected to at least one associated field device and which is connected to the control unit. and the supply bus can be connected to an input directed toward the control central unit and to an output which can be routed to at least one downstream switching unit. The at least one switching unit connects the voltage potential on the control and supply bus with a field device connected to the respective switching unit and has a switch for connecting or disconnecting the output of the potential switching line, which can be routed to subsequent switching units, and a switching control for this switch.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weiter verbesserte Steuereinrichtung und ein verbessertes Verfahren zur spannungspotentialgetriebenen Ansteuerung von Feldgeräten zu schaffen, um die Realisierung ganz einfacher, robuster und preiswerter Schalteinheiten zu ermöglichen, mit denen die Feldgeräte angesteuert werden können. Die Aufgabe wird mit der Steuereinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die mindestens eine Schalteinheit jeweils einen ersten Schalter zum Verbinden des Spannungspotentials auf dem Steuer- und Versorgungsbus mit einem an die jeweilige Schalteinheit angeschlossenen Feldgerät oder Trennen des Spannungspotentials von dem Feldgerät, einen zweiten Schalter zum Verbinden oder Trennen des zu nachfolgenden Schalteinheiten führbaren Ausgangs der Potentialschaltleitung und eine Schaltsteuerung für den ersten und zweiten Schalter hat, wobei die Schaltsteuerung zur Erkennung von Potentialänderungen des Spannungspotentials auf der Potentialschalt- leitung und zum Umschalten des ersten und/oder zweiten Schalters in Abhängigkeit der erkannten Potentialänderungen eingerichtet ist. Proceeding from this, it is an object of the present invention to provide a further improved control device and an improved method for voltage potential-driven control of field devices to enable the realization of very simple, robust and inexpensive switching units, with which the field devices can be controlled. The object is achieved with the control device of the type mentioned above in that the at least one switching unit each have a first switch for connecting the voltage potential on the control and supply bus with a field device connected to the respective switching unit or disconnecting the voltage potential of the field device, a second A switch for connecting or disconnecting the output of the potential switching line to subsequent switching units and a switching controller for the first and second switch, wherein the switching controller for detecting potential changes of the voltage potential on the potential switching line and for switching the first and / or second switch in dependence the detected potential changes is set up.
Es wird somit eine kaskadierbare Schalteinheit vorgeschlagen, die über einen ersten Schalter eine Versorgung der angeschlossenen Feldgeräte mit einer Versorgungsspan- nung ermöglicht und mit einem zweiten Schalter eine Kaskadierung der Schalteinheiten erlaubt, so dass das Spannungspotential auf der Potentialschaltleitung bei eingeschaltetem zweiten Schalter an eine nachfolgende Schalteinheit weitergeleitet wird. Thus, a cascadable switching unit is proposed which enables a supply of the connected field devices with a supply voltage via a first switch and a cascading of the switching units with a second switch, so that the voltage potential on the potential switching line when the second switch is switched on to a subsequent switching unit is forwarded.
Die Steuerung der Versorgung der Feldgeräte oder des Weiterleitens des Spannungspo- tentials auf eine nachfolgende Schalteinheit erfolgt dann über Potentialänderungen auf der Potentialschaltleitung, die zur Ansteuerung der ersten und zweiten Schalter ausgewertet werden. The control of the supply of the field devices or the forwarding of the voltage potential to a subsequent switching unit then takes place via potential changes on the potential switching line, which are evaluated for driving the first and second switches.
Unter einem Umschalten des ersten und/oder zweiten Schalters ist zu verstehen, dass bei einer den Schaltvorgang auslösenden Potentialänderung ein jeweiliger Schalter vom momentanen Zustand in einen anderen Zustand überführt wird, d.h. vom offenen in den geschlossenen Zustand oder umgekehrt. By switching the first and / or second switch, it is to be understood that in a potential change triggering the switching, a respective switch is transferred from the current state to another state, i. from open to closed or vice versa.
Diese erfindungsgemäße Steuereinrichtung hat den Vorteil, dass die Schalteinheiten sehr einfach über Potentialänderungen kaskadiert angesteuert werden können. Nachfolgende Schalteinheiten werden erst dann aktivierbar, d.h. ansteuerbar, wenn die zweiten Schalter der vorhergehenden Schalteinheiten eingeschaltet sind, um das Spannungspotential auf der Potentialschaltleitung zu den nachfolgenden Schalteinheiten zu leiten. Vorzugsweise weist der Steuer- und Versorgungsbus eine Bezugspotentialleitung für ein konstantes Bezugsspannungspotential für die Versorgungsspannung auf der Potentialschaltleitung auf. Diese Bezugspotentialleitung kann beispielsweise der Nullleiter einer Gleich- oder Wechselspannungsversorgung sein. This control device according to the invention has the advantage that the switching units can be controlled very easily cascaded over potential changes. Subsequent switching units are only then activated, that is controllable, when the second switches of the preceding switching units are turned on to pass the voltage potential on the potential switching line to the subsequent switching units. The control and supply bus preferably has a reference potential line for a constant reference voltage potential for the supply voltage on the potential switching line. This reference potential line can be, for example, the neutral conductor of a DC or AC power supply.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Steuer- und Versorgungsbus mindestens eine Rückmeldeleitung zur Übertragung von Informationen von Schalteinheiten zu der Steuerzentraleinheit hat. Die jeweilige Schaltsteuerung der mindestens einen Schalteinheit ist dann zur Übertragung von kodierter Information über die Rückmeldeleitung in Abhängigkeit von einer erkannten Potentialänderung eingerichtet. Auf diese Weise ist die RückÜbertragung von Informationen der Schalteinheiten oder deren angeschlossenen Feldgeräte in kodierter Form über Spannungspotentialpulse an die Steuerzentraleinheit möglich. It is particularly advantageous if the control and supply bus has at least one feedback line for the transmission of information from switching units to the control central unit. The respective switching control of the at least one switching unit is then set up to transmit encoded information via the feedback line in dependence on a detected potential change. In this way, the return transmission of information of the switching units or their connected field devices in coded form via voltage potential pulses to the control center unit is possible.
Die Schaltsteuerung kann weiterhin eingerichtet sein, um in Abhängigkeit von definierten Zeiten, in denen ein vorgegebenes Versorgungsspannungspotential nach Potentialänderung auf der Potentialschaltleitung anliegt, den ersten und/oder zweiten Schalter einzuschalten oder auszuschalten und/oder eine Information über die Rückmeldeleitung zu übertragen. Dies hat den Vorteil, dass die Zeitintervalle, in denen ein definiertes Spannungspotential auf der Potentialschaltleitung anliegt, als Steuerinformation für die jeweils angesprochene Schalteinheit genutzt wird. The switching control can furthermore be set up to switch on or off the first and / or second switch and / or to transmit information via the feedback line as a function of defined times in which a predetermined supply voltage potential is present after the potential change on the potential switching line. This has the advantage that the time intervals in which a defined voltage potential is applied to the potential switching line is used as control information for the respectively addressed switching unit.
Dabei ist vorzugsweise nur die letzte Schalteinheit einer Folge von Schalteinheiten ak- tiv, deren zweiter Schalter geöffnet ist, während die zweiten Schalter der vorhergehenden Schalteinheiten geschlossen sind. Aktivierte Schalteinheiten sind somit nur diejenigen, deren zweiter Schalter geöffnet ist und an denen ein Spannungspotential an der Potentialschaltleitung anliegt. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die jeweilige Schaltsteuerung einer Schalteinheit eingerichtet ist, um bei einem Übergang des erkannten Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung vom Bezugsspannungspotential auf ein erstes Spannungspotential in einen Zustand der Schaltbereitschaft überzugehen. Bei einem Übergang vom ers- ten definierten Spannungspotential auf das zweite zur Versorgung der Feldgeräte vorgesehene Spannungspotential wird dann der erste Schalter geschlossen und das Spannungspotential zur Versorgung des angeschlossenen Feldgerätes an dieses angeschlossene Feldgerät gelegt. Beim Übergang vom zweiten Spannungspotential auf das erste Spannungspotential wird der erste Schalter wieder geöffnet und der zweite Schalter geschlossen, um das erste Spannungspotential auf den Eingang einer nachfolgenden Schalteinheit zu legen und die bislang aktivierte Schalteinheit zu deaktivieren und die nachfolgende Schalteinheit zu aktivieren. Bei einem Rücksprung des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung auf das Bezugsspannungspotential werden der erste und zweite Schalter wieder geöffnet und es wird sozusagen ein Rücksetzen der Schalteinheit verursacht. In this case, preferably only the last switching unit of a sequence of switching units is active, whose second switch is open, while the second switches of the preceding switching units are closed. Activated switching units are thus only those whose second switch is open and at which a voltage potential is applied to the potential switching line. Furthermore, it is advantageous if the respective switching control of a switching unit is set up to transition from a reference voltage potential to a first voltage potential into a state of readiness for switching when the detected voltage potential on the potential switching line transitions. In a transition from the first th defined voltage potential to the second provided for supplying the field devices voltage potential then the first switch is closed and the voltage potential to supply the connected field device to this connected field device. During the transition from the second voltage potential to the first voltage potential, the first switch is opened again and the second switch is closed in order to apply the first voltage potential to the input of a subsequent switching unit and to deactivate the previously activated switching unit and to activate the subsequent switching unit. Upon a return of the voltage potential on the potential switching line to the reference voltage potential, the first and second switches are opened again and, as it were, a reset of the switching unit is caused.
Die Aufgabe wird weiterhin durch das Verfahren der eingangs genannten Art gelöst durch die Schritte: The object is further achieved by the method of the type mentioned by the steps:
Einschalten eines ersten Schalters der Schalteinheit, der mit der Potentialschaltleitung und einem Spannungsversorgungsanschluss für ein anschließbares Feldgerät verbunden ist, wenn das Spannungspotential auf der Potentialleitung mindestens auf die Höhe eines zweiten definierten Spannungspotentials angestiegen ist, so dass ein angeschlossenes Feldgerät mit dem zweiten Spannungspotential über den ersten Schalter versorgt wird, Turning on a first switch of the switching unit, which is connected to the potential switching line and a power supply terminal for a connectable field device when the voltage potential on the potential line has risen at least to the level of a second defined voltage potential, so that a connected field device with the second voltage potential across the first Switch is powered,
Ausschalten des ersten Schalters, wenn sich das Spannungspotential auf der Potentialschaltleitung vom zweiten Spannungspotential auf ein niedrigeres Spannungspotential verringert,  Switching off the first switch when the voltage potential on the potential switching line decreases from the second voltage potential to a lower voltage potential,
Einschalten eines zweiten Schalters der Schalteinheit, der mit der Potentialschaltleitung verbunden und zur Verbindung mit einem Potentialleitungseingang einer nachfolgenden Schalteinheit vorgesehen ist, wenn sich das Spannungspotential auf der Potentialschaltleitung vom zweiten Spannungspotential auf ein niedrigeres erstes Spannungspotential, das größer als das Bezugsspannungspotential ist, verringert und  Turning on a second switch of the switching unit, which is connected to the potential switching line and provided for connection to a potential line input of a subsequent switching unit, when the voltage potential on the potential switching line from the second voltage potential to a lower first voltage potential, which is greater than the reference voltage potential decreases, and
Deaktivieren des ersten Schalters der Schalteinheit bei eingeschaltetem zweitem Deactivating the first switch of the switching unit with the second switched on
Schalter. Auf diese Weise werden die Schalteinheiten kaskadiert angesteuert und es ist möglich, eine Reihe von Feldgeräten, die hintereinander an nachfolgende Schalteinheiten angeschlossen sind, der Reihe nach mit Versorgungsspannung zu versorgen und Aktionen der Feldgeräte nacheinander auszulösen. So kann beispielsweise eine Ventilsteuerung durchgeführt werden, bei der Ventile zeitlich nacheinander jeweils für von der Steuerzentraleinheit festgelegte Zeitdauern eingeschaltet werden. Switch. In this way, the switching units are controlled in cascade and it is possible to supply a series of field devices, which are connected in series to subsequent switching units, in turn with supply voltage and trigger actions of the field devices sequentially. Thus, for example, a valve control can be carried out, in which valves are switched on one after the other in each case for periods of time determined by the control central unit.
In den jeweiligen Schalteinheiten muss lediglich ein einfacher Zustandsautomat sowie eine spannungsfähige Änderungserkennung sowie Relais, Schütze oder Halbleiterbau- elemente für die ersten und zweiten Schalter implementiert werden. In the respective switching units, only a simple state machine as well as a voltage-sensitive change detection as well as relays, contactors or semiconductor components for the first and second switches have to be implemented.
Besonders vorteilhaft ist ein Überführen der Schalteinheit in einen Empfangsmodus, in dem Spannungspotentialänderungen zur Ansteuerung des ersten und zweiten Schalters erkannt werden, wenn die Schalteinheit einen Anstieg des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung vom Bezugsspannungspotential auf das erste Spannungspotential erkennt. Mit Hilfe dieses Übergangs vom Bezugsspannungspotential auf das erste definierte Spannungspotential von beispielsweise 12V wird die letzte Schalteinheit einer Folge von Schalteinheiten, deren Eingang das Spannungspotential an der Potentialschaltleitung erfassen kann und deren Ausgang mit Hilfe des zweiten Schalters zum Abschalten der nachfolgenden Schalteinheiten geöffnet ist, in einen aktiven Zustand überführt, in dem weitere Spannungspotentialänderungen an der Potentialschaltleitung zur Ansteuerung der ersten und zweiten Schalter ausgewertet werden. Particularly advantageous is a transfer of the switching unit in a receive mode in which voltage potential changes for driving the first and second switches are detected when the switching unit detects an increase of the voltage potential on the potential switching line from the reference voltage potential to the first voltage potential. With the help of this transition from the reference voltage potential to the first defined voltage potential of, for example, 12V, the last switching unit of a series of switching units whose input can detect the voltage potential on the potential switching line and whose output is opened by means of the second switch for switching off the subsequent switching units in a transferred active state in which further voltage potential changes to the potential switching line for driving the first and second switches are evaluated.
Vorzugsweise erfolgt ein Einschalten des ersten Schalters einer aktivierten Schaltein- heit, wenn die Schalteinheit einen Anstieg des Spannungspotentials maximal vom ersten Spannungspotential bis mindestens auf das zweite Spannungspotential für eine Mindestdauer einer definierten Schaltzeit erkennt. Der erste Schalter wird dann ausgeschaltet, wenn die Schalteinheit einen Abfall des Spannungspotentials vom zweiten Spannungspotential mindestens auf das erste Spannungspotential erkennt. The first switch of an activated switching unit is preferably switched on when the switching unit detects a rise in the voltage potential from the first voltage potential to at least the second voltage potential for a minimum duration of a defined switching time. The first switch is then turned off when the switching unit detects a drop in the voltage potential from the second voltage potential at least to the first voltage potential.
Auf diese Weise kann der erste Schalter der aktivierten Schalteinheit mehrfach nacheinander durch Anheben des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung vom ersten Spannungspotential auf das zweite Spannungspotential für einen die Mindest- dauer der definierten Schaltzeit überschreitenden Zeitraum eingeschaltet werden. Eine aktivierte Schalteinheit kann somit auch mehrfach nacheinander das mindestens eine angeschlossene Feldgerät mit Versorgungsspannung(spulsen) versorgen. Das Deaktivieren der jeweils aktivierten Schalteinheit und die Aktivierung einer nachfolgenden Schalteinheit erfolgt dann durch Einschalten des zweiten Schalters einer aktivierten Schalteinheit, wenn die Schalteinheit einen Anstieg des Spannungspotentials maximal vom ersten Spannungspotential bis mindestens auf das zweite Spannungspotential für eine maximale Dauer einer definierten Steuerzeit oder einer definierten Schaltzeit erkennt. Wenn der Steuerungspotentialanstieg auf der Potentialschaltleitung vom ersten auf das zweite Spannungspotential somit nur für eine definierte Steuerzeit anhält, die kürzer als die definierte Schaltzeit für den ersten Schalter ist, wird der zweite Schalter betätigt. Ein Deaktivieren der Schalteinheiten erfolgt vorzugsweise bei einem Spannungspotentialabfall auf der Potentialschaltleitung auf ein festgelegtes Bezugsspannungspotential. Sobald das Spannungspotential auf der Potentialschaltleitung somit auf das Bezugspotential abfällt, können sämtliche angeschlossene Schalteinheiten gleichzeitig wieder deaktiviert werden, so dass die Schalteinheiten den ersten und zweiten Schalter jeweils öffnen und in einen Ruhemodus übergehen. In this way, the first switch of the activated switching unit can be repeatedly successively raised from the first voltage potential to the second voltage potential by raising the voltage potential on the potential switching line for a minimum be switched on over the period of the defined switching time. An activated switching unit can thus supply the at least one connected field device with supply voltage (spins) several times in succession. The deactivation of the respectively activated switching unit and the activation of a subsequent switching unit then takes place by switching on the second switch of an activated switching unit, if the switching unit increases the voltage potential from the first voltage potential to at least the second voltage potential for a maximum duration of a defined control time or a defined one Switching time detects. Thus, if the control potential rise on the potential switching line from the first to the second voltage potential stops only for a defined control time which is shorter than the defined switching time for the first switch, the second switch is actuated. A deactivation of the switching units is preferably carried out at a voltage potential drop on the potential switching line to a fixed reference voltage potential. As soon as the voltage potential on the potential switching line thus drops to the reference potential, all connected switching units can be deactivated at the same time again, so that the switching units respectively open the first and second switches and enter a sleep mode.
Weiterhin ist es vorteilhaft, eine Information von der Schalteinheit über eine Rückmeldeleitung zu übertragen, wenn eine aktivierte Schalteinheit einen Anstieg des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung mindestens auf das erste Spannungspo- tential erkennt, wobei die Funktion der Informationsübertragung durch eine Schalteinheit zumindest dann deaktiviert ist, wenn der zweite Schalter der Schalteinheit zur Weiterleitung des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung an mindestens eine weitere nachfolgende Schalteinheit eingeschaltet ist. Auf diese Weise wird nur die letzte aktivierte Schalteinheit einer Folge von Schalteinheiten, deren zweiter Schalter geöffnet ist und die über die Potentialschaltleitung durch die vorhergehende Schalteinheit mit geschlossenem zweiten Schalter ein Spannungspotential auf der Potentialschaltleitung erkennt, angesteuert. Die Informationsübertragung wird dann durch eine Potentialänderung auf der Potentialschaltleitung ausgelöst. Denkbar ist auch hierbei, dass die Informationsauslösung von einer minimalen oder maximalen Zeitdauer abhängig gemacht wird, in der das Spannungspotential auf der Potentialschaltleitung auf ein höheres Spannungspotential übergeht. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Furthermore, it is advantageous to transmit information from the switching unit via a feedback line when an activated switching unit detects an increase in the voltage potential on the potential switching line at least to the first voltage potential, wherein the function of the information transmission by a switching unit is at least deactivated when the second switch of the switching unit for forwarding the voltage potential on the potential switching line to at least one further subsequent switching unit is turned on. In this way, only the last activated switching unit of a series of switching units, whose second switch is open and which detects a voltage potential on the potential switching line via the potential switching line by the preceding switching unit with a closed second switch, is activated. The information transfer is then triggered by a potential change on the potential switching line. It is also conceivable here, that the information release is made dependent on a minimum or maximum period of time in which the voltage potential on the potential switching line transitions to a higher voltage potential. The invention will be explained in more detail with reference to embodiments with the accompanying drawings. Show it:
Figur 1 - Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zur spannungspotentialgetriebe- nen Ansteuerung von Feldgeräten; FIG. 1 shows a block diagram of a control device for the voltage potential-driven control of field devices;
Figur 2 - Zustandsdiagramm einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zur spannungspotentialgetriebenen Ansteuerung von Feldgeräten; FIG. 2 shows a state diagram of a first embodiment of the method for the voltage potential-driven control of field devices;
Figur 3 - Zustandsdiagramm einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zur spannungspotentialgetriebenen Ansteuerung von Feldgeräten; FIG. 3 shows a state diagram of a second embodiment of the method for the voltage potential-driven control of field devices;
Figur 4 - Zustandsdiagramm einer dritten Ausführungsform des Verfahrens zur spannungspotentialgetriebenen Ansteuerung von Feldgeräten. Figur 1 lässt ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung 1 zur spannungspotentialgetriebenen Ansteuerung einer Anzahl von 1 , 2, 3, n Feldgeräten 2a, 2b erkennen. Die Steuereinrichtung 1 hat eine Steuerzentraleinheit 3 mit einer Spannungsversorgungseinheit 4. Die Spannungsversorgungseinheit 4 ist über eine Potentialschaltleitung 5 und eine Bezugspotentialleitung 6 an nachfolgende Schalteinheiten 7a, 7b und gegebenen- falls weitere Schalteinheiten 7n geschaltet. Über die Schalteinheiten 7a, 7b, ... 7n werden die an diese Schalteinheiten 7a, 7b, ...,7n angeschlossenen Feldgeräte 2a, 2b, 2n mit einer Versorgungsspannung versorgt. Auf diese Weise können z.B. Magnetventile als Feldgeräte über eine zwischen der Potentialschaltleitung 5 und der Bezugspotentialleitung 6 anliegende Versorgungsspannung aktiviert bzw. im ausgeschalteten Zustand deaktiviert werden. FIG. 4 shows a state diagram of a third embodiment of the method for the voltage-potential-driven control of field devices. FIG. 1 shows a block diagram of a control device 1 for the voltage-potential-driven control of a number of 1, 2, 3, n field devices 2a, 2b. The control device 1 has a control central unit 3 with a voltage supply unit 4. The voltage supply unit 4 is connected via a potential switching line 5 and a reference potential line 6 to subsequent switching units 7a, 7b and, if appropriate, further switching units 7n. Via the switching units 7a, 7b,... 7n, the field devices 2a, 2b, 2n connected to these switching units 7a, 7b,..., 7n are supplied with a supply voltage. In this way, e.g. Solenoid valves are activated as field devices via a voltage applied between the potential switching line 5 and the reference potential line 6 supply voltage or disabled in the off state.
Die Schalteinheiten 7a, 7b, 7n haben jeweils einen ersten Schalter 8, der mit Hilfe einer Schaltsteuerung 9 der jeweiligen Schalteinheit 7a, 7b, 7n angesteuert wird. Mit Hilfe der ersten Schalter 8 kann das zwischen der Potentialschaltleitung 5 und der Bezugspotentialleitung 6 anliegende Versorgungsspannungspotential an mindestens ein an die jeweilige Schalteinheit 7a, 7b, 7n angeschlossenes Feldgerät 2a, 2b, 2n gelegt werden oder das Feldgerät 2a, 2b, 2n von der Versorgungsspannung getrennt werden. The switching units 7a, 7b, 7n each have a first switch 8, which is controlled by means of a switching control 9 of the respective switching unit 7a, 7b, 7n. With the aid of the first switch 8, the supply voltage potential applied between the potential switching line 5 and the reference potential line 6 can be applied to at least one field device 2a, 2b, 2n connected to the respective switching unit 7a, 7b, 7n or the field device 2a, 2b, 2n from the supply voltage be separated.
Weiterhin hat jede Schalteinheit 7a, 7b, 7n einen zweiten Schalter 10, der jeweils durch die Schaltsteuerung 9 der zugehörigen Schalteinheit 7a, 7b, 7n angesteuert wird. Mit Hilfe des zweiten Schalters 10 wird mindestens die Potentialschaltleitung 5 so geschaltet, dass im eingeschalteten Zustand des zweiten Schalters 10 das Versorgungsspannungspotential auf der Potential schaltleitung 5 an den Potentialschaltlei- tungsausgang des Feldgerätes 7a und den Potentialschaltleitungseingang des nachfolgenden Feldgerätes 7b gelegt wird. Die Bezugspotentialleitung 6 kann entweder ständig durchgeschaltet oder aber auch wie dargestellt mit Hilfe des zweiten Schalters 10 ge- schlössen oder getrennt werden. Furthermore, each switching unit 7a, 7b, 7n has a second switch 10, which is respectively controlled by the switching control 9 of the associated switching unit 7a, 7b, 7n. With the aid of the second switch 10, at least the potential switching line 5 is switched such that in the switched-on state of the second switch 10 the supply voltage potential on the potential switching line 5 is applied to the potential switching line output of the field device 7a and the potential switching line input of the subsequent field device 7b. The reference potential line 6 can either be permanently switched through or, as shown, can be closed or disconnected with the aid of the second switch 10.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine optionale Rückmeldeleitung 1 1 vorgesehen, die es einer aktivierten Schalteinheit 7a ermöglicht, Informationen beispielsweise mit Hilfe codierter Spannungspulse über die Rückmeldeleitung 11 an eine Aus- werteeinheit 12 der Steuerzentraleinheit 3 zu leiten. Denkbar ist aber auch, dass die weiteren angeschlossenen Schalteinheiten 7b, 7n die Information von der aktivierten Schalteinheit 7a auf der Rückmeldeleitung 1 1 empfangen und auswerten. In the illustrated embodiment, an optional feedback line 1 1 is provided, which allows an activated switching unit 7a to pass information, for example by means of coded voltage pulses via the feedback line 11 to an evaluation unit 12 of the control central unit 3. It is also conceivable, however, that the further connected switching units 7b, 7n receive and evaluate the information from the activated switching unit 7a on the feedback line 11.
Die Schaltsteuerung 9 der Schalteinheiten 7a, 7b, 7n sind z.B. mit Hilfe geeigneter Flankendetektoren und Komparatoren zur Bestimmung von definierten Versorgungs- spannungspotentialen bzw. Spannungspegeln eingerichtet, um die ersten und zweiten Schalter 8, 10 der jeweiligen Schalteinheit 7a, 7b, 7n in Abhängigkeit von Potentialänderungen auf der Potentialschaltleitung 5 zu betätigen. Unter Betätigung wird ein Umschalten des jeweiligen ersten oder zweiten Schalter 8, 10 vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand oder umgekehrt verstanden. The switching control 9 of the switching units 7a, 7b, 7n are e.g. with the aid of suitable edge detectors and comparators for determining defined supply voltage potentials or voltage levels to actuate the first and second switches 8, 10 of the respective switching unit 7a, 7b, 7n as a function of potential changes on the potential switching line 5. Actuation is understood to mean a switching over of the respective first or second switch 8, 10 from the open state to the closed state or vice versa.
Figur 2 lässt ein Zustandsdiagramm einer ersten Ausführungsform eines von den Schalteinheiten 7a, 7b, 7n ausgeführten Verfahrens zur Spannungspotentialgetriebe- nen Ansteuerung von Feldgeräten 2a, 2b, 2n erkennen. FIG. 2 shows a state diagram of a first embodiment of a voltage potential transmission method executed by the switching units 7a, 7b, 7n. NEN control of field devices 2a, 2b, 2n recognize.
Wenn das Spannungspotential am Eingang einer Schalteinheit 7a, 7b, 7n für die Potentialschaltleitung 5 auf dem Bezugsspannungspotential der Bezugsspannungspo- tentialleitung 6 liegt und bevorzugt OV beträgt, befinden sich die Schalteinheiten 7a, 7b, 7n jeweils im ausgeschalteten Zustand A. Bei einem Anstieg des Spannungspotentials von OV auf 12V, d.h. auf ein erstes definiertes Versorgungsspannungspotential von beispielsweise 12V, wird die letzte über geschlossene zweite Schalter 10 ansprechbare Schalteinheit 7x einer Folge von Schalteinheiten 7a, 7b, 7n in den Be- reitschaftsmodus B versetzt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Schalteinheiten 7a, 7b, 7n hintereinander an die Potentialschaltleitung 5 und die Bezugspotentialleitung 6 angeschlossen und über die zweiten Schalter 10 der vorhergehenden Schalteinheit jeweils entweder bei geschlossenem zweiten Schalter 10 mit der Potentialschaltleitung 5 verbunden oder bei getrenntem Zustand des zweiten Schalters 10 von dieser ge- trennt sind. When the voltage potential at the input of a switching unit 7a, 7b, 7n for the potential switching line 5 is at the reference voltage potential of the reference voltage potential line 6 and is preferably OV, the switching units 7a, 7b, 7n are each in the off state A. With an increase in the voltage potential from OV to 12V, ie to a first defined supply voltage potential of, for example, 12V, the last switched via closed second switch 10 switching unit 7x a series of switching units 7a, 7b, 7n is set in the standby mode B. It is assumed that the switching units 7a, 7b, 7n connected in series to the potential switching line 5 and the reference potential line 6 and connected via the second switch 10 of the previous switching unit either with closed second switch 10 to the potential switching line 5 or in the disconnected state of the second Switch 10 are separated from this.
Im dargestellten Beispiel wird nur die erste Schalteinheit 7a eine Änderung des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung 5 erkennen, da die nachfolgende Schalteinheit 7b durch den geöffneten zweiten Schalter 10 von der Potentialschaltleitung 5 getrennt ist. In the illustrated example, only the first switching unit 7a will detect a change in the voltage potential on the potential switching line 5, since the subsequent switching unit 7b is separated from the potential switching line 5 by the opened second switch 10.
Demnach wird bei einem Spannungspotentialanstieg von 0V auf 12V die erste Schalteinheit erst einmal in den Bereitschaftsmodus B versetzt werden, während die nachfolgenden Schalteinheiten 7b, 7n im ausgeschalteten Zustand bleiben. Thus, with a voltage potential increase from 0V to 12V, the first switching unit will first be placed in the standby mode B, while the subsequent switching units 7b, 7n remain in the off state.
Bei einem Spannungspotentialanstieg von dem Bezugsspannungspotential oder dem ersten definierten Spannungsversorgungspotential von 12V auf ein zweites definiertes Spannungsversorgungspotential von 24V über eine definierte Schaltzeit T2 hinaus wird über dem Übergangsmodus des Zustands C der Einschaltzustand D erreicht, in dem der erste Schalter 8 geschlossen wird. Dabei wird das zwischen der Potentialschaltleitung 5 und der Bezugspotentialleitung 6 anliegende Spannungspotential zur Versorgung des mindestens einen angeschlossenen Feldgerätes 2a an dieses Feldgerät 2a gelegt. Das Feldgerät 2a ist auf diese Weise aktiviert. Bei einem Spannungsversorgungsabfall auf der Potentialschaltleitung 5 von dem zweiten definierten Spannungspotential von 24V auf das erste definierte Spannungspotential von 12V wird im Ausschaltzustand E der erste Schalter 8 wieder ausgeschaltet, so dass das angeschlossene Feldgerät 2a nicht mehr mit Spannung versorgt wird. Die Schalteinheit 7a geht dann direkt in einen Bypass-Modus F über und wird bei einem weiteren Spannungsabfall auf der Potentialschaltleitung 5 von dem ersten definierten Versorgungsspannungspotential von 12V auf das Bezugsspannungspotential von 0V in einen Ruhezustand G (Standby) versetzt. Im Bypass-Modus F wird der zweite Schalter 10 geschlossen, so dass damit eine nachfolgende Schalteinheit ansprechbar wird. Durch einen Spannungspotentialanstieg auf der Potentialschaltleitung 5 von dem Bezugsspannungspotential von 0V auf das erste definierte Versorgungsspannungspotential von 12V wird die Schalteinheit 7a wieder in den Bereitschaftsmodus B versetzt. Optional ist denkbar, dass z.B. in dem Übergangsmodus C beim Anstieg des Spannungspotentials auf das zweite definierte Spannungspotential entweder über die definierte Schaltzeit T2 hinaus oder auch bei einem Spannungspotentialanstieg, der kürzer als die Schaltzeit T2 ist (T < T2), eine Information von der Schalteinheit 7a auf die Rückmeldeleitung 11 gelegt wird (Rückmeldemodus H). Dies kann durch eine binär codierte Folge von Spannungspulsen oder durch definierte, Informationen tragende Spannungspotentiale erfolgen. Denkbar ist aber auch jegliche andere Informationscodierung. At a voltage potential increase from the reference voltage potential or the first defined power supply potential of 12V to a second defined power supply potential of 24V over a defined switching time T2 beyond the transition mode of the state C, the switch-on state D is reached, in which the first switch 8 is closed. In this case, the voltage potential applied between the potential switching line 5 and the reference potential line 6 for supplying the at least one connected field device 2 a is applied to this field device 2 a. The field device 2a is activated in this way. In the event of a power supply drop on the potential switching line 5 from the second defined voltage potential of 24V to the first defined voltage potential of 12V, the first switch 8 is switched off again in the switch-off state E, so that the connected field device 2a is no longer supplied with voltage. The switching unit 7a then goes directly into a bypass mode F and is placed at a further voltage drop on the potential switching line 5 from the first defined supply voltage potential of 12V to the reference voltage potential of 0V in an idle state G (standby). In the bypass mode F, the second switch 10 is closed so that a subsequent switching unit can be addressed. By a voltage potential increase on the potential switching line 5 from the reference voltage potential of 0V to the first defined supply voltage potential of 12V, the switching unit 7a is again set in the standby mode B. Optionally, it is conceivable that, for example, in the transition mode C, when the voltage potential rises to the second defined voltage potential either beyond the defined switching time T2 or even at a voltage potential increase shorter than the switching time T2 (T <T2), information from the switching unit 7a is placed on the feedback line 11 (feedback mode H). This can be done by a binary coded sequence of voltage pulses or by defined information-carrying voltage potentials. It is also conceivable, however, any other information coding.
Dieser Rückmeldemodus H kann solange beibehalten werden, bis die Schalteinheit 7a wieder in den Bypass-Modus F geht. Denkbar ist aber auch, dass nur eine Information im Übergangsmodus C abgegeben wird. Entscheidend ist jedoch, dass spätestens im Bypass-Modus F die Rückmeldeleitung 11 von der aktiven Schalteinheit 7a freigegeben und für nachfolgende Schalteinheiten verfügbar gemacht wird. Figur 3 lässt eine zweite Ausführungsform des Verfahrens zur spannungspotentialge- triebenen Ansteuerung von Feldgeräten 2a, 2b, 2n erkennen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform in der Definition einer Steuerzeit Tl in der Schaltzeit T2, die länger als die Steuerzeit Tl ist. Bei einem Übergang vom Bereitschaftsmodus B über den Übergangsmodus sind verschiedene Zustandsänderungen denkbar. This feedback mode H can be maintained until the switching unit 7a returns to the bypass mode F. It is also conceivable, however, that only information in transition mode C is delivered. It is crucial, however, that at the latest in the bypass mode F, the feedback line 11 is released from the active switching unit 7a and made available for subsequent switching units. FIG. 3 shows a second embodiment of the method for the voltage potential-driven control of field devices 2a, 2b, 2n. This embodiment differs from the first embodiment described above in the definition of a control time Tl in the switching time T2, which is longer than the control time Tl. In a transition from standby mode B on the transition mode various state changes are conceivable.
Wenn eine Spannungspotentialänderung auf der Potentialschaltleitung 5 auf das zweite definierte Versorgungsspannungspotential von z.B. 24V auftritt und dieses zweite definierte Versorgungsspannungspotential nicht länger als die definierte Steuerzeit Tl anhält, geht die Schalteinheit 7a in einen ersten Bypass-Modus Fl über, bei dem der zweite Schalter 10 der Schalteinheit 7a geschlossen wird. Damit wird die Potentialschaltleitung 5 auf die nachfolgende Schalteinheit 7b weitergeleitet und die aktuelle Schalteinheit 7a wird bei einem solchen Übergang lediglich durchgeschaltet, ohne dass angeschlossene Feldgerät 2a zu aktivieren. When a voltage potential change on the potential switching line 5 to the second defined supply voltage potential of e.g. 24V occurs and this second defined supply voltage potential no longer than the defined control time Tl stops, the switching unit 7a goes into a first bypass mode Fl, in which the second switch 10 of the switching unit 7a is closed. Thus, the potential switching line 5 is forwarded to the subsequent switching unit 7b and the current switching unit 7a is only switched through in such a transition, without activating the connected field device 2a.
Bei einem Anstieg des Spannungspotentials auf das zweite definierte Versorgungsspannungspotential und das Beibehalten dieses Versorgungsspannungspotentials für eine Zeitdauer, die zwischen der Steuerzeit Tl und der Schaltzeit T2 liegt, geht die Schalteinheit 7a in einen zweiten Bypass-Modus F2 über, bei dem wiederum der zweite Schalter 10 geschlossen wird. Im Unterschied zum ersten Bypass-Modus Fl wird im zweiten Bypass-Modus F2 zusätzlich noch eine Information der Schalteinheit auf die Rückmeldeleitung 1 1 im Rückmeldemodus H gegeben. With a rise in the voltage potential to the second defined supply voltage potential and maintaining this supply voltage potential for a period of time which lies between the control time Tl and the switching time T2, the switching unit 7a changes to a second bypass mode F2, in which the second switch 10 is closed. In contrast to the first bypass mode Fl, in the second bypass mode F2, an additional information of the switching unit to the feedback line 1 1 in the feedback mode H is given.
Wenn das Spannungspotential auf der Potentialschaltleitung 5 auf das zweite definierte Versorgungsspannungspotential von z.B. 24V ansteigt und dort länger als die definierte Schaltzeit T2 anliegt, wird unter Offenhaltung des zweiten Schalters 10 der erste Schalter 8 geschlossen, um im Einschaltzustand D das angeschlossene Feldgerät 2a mit einer Versorgungsspannung zu versorgen. When the voltage potential on the potential switching line 5 reaches the second defined supply voltage potential of e.g. 24V increases and there is applied for longer than the defined switching time T2, the first switch 8 is closed while keeping the second switch 10 open, in order to supply the connected field device 2a with a supply voltage in the switch-on state D.
Optional kann bei Übergang in den Einschaltzustand D auch mindestens eine Information von dem aktivierten Feldgerät 2a auf die Rückmeldeleitung 1 1 im Rückmeldemodus H gelegt werden. Optionally, at the transition to the switch-on state D, at least one item of information from the activated field device 2a can also be applied to the check-back line 1 1 in the return mode H.
Der Übergang vom Einschaltmodus D in den Ausschaltmodus E für den ersten Schalter 8 erfolgt wiederum wie in Verbindung mit Figur 2 beschrieben bei einem Spannungsabfall des Spannungspotentials vom zweiten definierten Versorgungsspannungspotenti- al von z.B. 24V auf das erste definierte Spannungsversorgungspotential von 12V. Von dem Einschaltmodus E erfolgt dann automatisch wieder ein Rücksprung entweder in den ersten Bypass-Modus Fl oder optional in den zweiten Bypass-Modus F2. Dies kann beliebig vordefiniert werden. In diesem Bypass-Modus Fl , F2 wird dann der zweite Schalter 10 geschlossen und damit die aktuelle Schalteinheit 7a für weitere Schaltvorgänge erst einmal deaktiviert und die nachfolgende Schalteinheit 7b aktivierbar gemacht. The transition from the switch-on mode D to the switch-off mode E for the first switch 8 takes place again as described in connection with FIG. 2 in the event of a voltage drop of the voltage potential from the second defined supply voltage potential. from eg 24V to the first defined power supply potential of 12V. From the switch-on mode E, a return to either the first bypass mode F1 or optionally to the second bypass mode F2 then takes place automatically again. This can be predefined as desired. In this bypass mode Fl, F2, the second switch 10 is then closed, thus deactivating the current switching unit 7a for further switching operations and making the subsequent switching unit 7b activatable.
Wenn vorstehend von einem Übergang auf ein erstes bzw. zweites Spannungsversor- gungspotential die Rede gewesen ist, so bedeutet dies nicht notwendigerweise, dass das Spannungspotential genau auf das definierte erste oder zweite Versorgungsspannungs- potential ansteigen muss. Entscheidend ist nur, dass das Spannungsversorgungspotential einen definierten Schwellwert überschreitet und in Bezug auf das erste Versorgungs- spannungspotential das zweite, größere Spannungsversorgungspotential gleichzeitig nicht überschreitet. Dies kann durch Komparatoren auf einfache und preiswerte Weise festgestellt werden. If, above, a transition to a first or second power supply potential has been mentioned, this does not necessarily mean that the voltage potential must rise to exactly the defined first or second supply voltage potential. The decisive factor is that the power supply potential exceeds a defined threshold and at the same time does not exceed the second, larger power supply potential in relation to the first supply voltage potential. This can be determined by comparators in a simple and inexpensive way.
Figur 4 lässt ein Zustandsdiagramm einer dritten Ausführungsform des Verfahrens zur spannungspotentialgetriebenen Ansteuerung von Feldgeräten 2a, 2b erkennen, bei dem die Rückmeldeleitung 11 bidirektional betrieben werden kann. Damit können Nachrichten nicht nur von den Schalteinheiten 7a, 7b zur Steuerzentraleinheit 3 gesendet werden, sondern auch Nachrichten von der Steuerzentraleinheit 3 zu den Schalteinheiten 7a, 7b zurück sowie Nachrichten zwischen den Schalteinheiten 7a, 7b untereinander ausgetauscht werden. FIG. 4 shows a state diagram of a third embodiment of the method for voltage potential-driven control of field devices 2 a, 2 b, in which the feedback line 11 can be operated bidirectionally. Thus, messages can not only be sent from the switching units 7a, 7b to the control center unit 3, but also messages from the control center unit 3 to the switching units 7a, 7b back and messages between the switching units 7a, 7b are exchanged with each other.
Die Rückmeldeleitung wird bidirektional benutzt, um an die Schalteinheiten 7a, 7b spannungscodierte Informationen zu übertragen. Hierzu wird die Rückmeldeleitung 11 für eine Zeit t von der Steuerzentraleinheit 3 aktiv getrieben. In der übrigen Zeit ist die Rückmeldeleitung 11 als Eingang der Steuerzentraleinheit 3 geschaltet und wertet die Informationen der Schalteinheiten 7a, 7b aus. The feedback line is used bidirectionally to transmit voltage coded information to the switching units 7a, 7b. For this purpose, the feedback line 11 is actively driven by the control central unit 3 for a time t. In the remaining time, the feedback line 11 is connected as the input of the control central unit 3 and evaluates the information of the switching units 7a, 7b.
Es sind wiederum drei Spannungspegel auf der Rückmeldeleitung 1 1 vorgesehen, nämlich 0V, 12V und 24V. Wenn der Pegel auf der Rückmeldeleitung 1 1 auf dem Ruhepe- gel von 12V liegt, so arbeitet das System wie oben in Verbindung mit den anderen Ausführungsformen beschrieben. Again three voltage levels are provided on the feedback line 11, namely 0V, 12V and 24V. If the level on the feedback line 1 1 on the rest gel of 12V, the system operates as described above in connection with the other embodiments.
Die Schalteinheiten 7a, 7b sind zur Prüfung des Zustands der Rückmeldeleitung 1 1 eingerichtet, wenn ein Wechsel des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung 5 von 12V auf 24V erkannt wird. Erkennt die jeweilige Schalteinheit 7a, 7b dann einen Pegel von 0V auf der Rückmeldeleitung 1 1, so gilt diese Schalteinheit 7a, 7b von nun an als„markiert". Ist gleichzeitig der Impuls auf der Potentialschaltleitung 5 kleiner als die Zeit Tl , so schaltet die jeweilige Schalteinheit 7x das Feldgerät 2x nicht ein, son- dern schaltet über den Schalter 10 die Potentialschaltleitung 5 an die nachfolgende Schalteinheit 7x+l durch. The switching units 7a, 7b are arranged to test the state of the feedback line 1 1 when a change of the voltage potential on the potential switching line 5 is detected from 12V to 24V. If the respective switching unit 7a, 7b then recognizes a level of 0V on the feedback line 11, this switching unit 7a, 7b will from then on be marked as "marked." If the pulse on the potential switching line 5 is simultaneously smaller than the time T1, the switch is activated respective switching unit 7x does not enter the field device 2x, but instead switches through the switch 10 the potential switching line 5 to the following switching unit 7x + 1.
Auf diese Weise ist es möglich, sequentiell eine beliebige Anzahl n an Schalteinheiten 7x zu markieren und diese anschließend gleichzeitig einzuschalten. In this way, it is possible to sequentially mark any number n of switching units 7x and then turn them on simultaneously.
Das Einschalten von mehr als einer Schalteinheit 7x geschieht dadurch, dass die Steuerzentraleinheit 3 auf der Rückmeldeleitung 11 einen Pegel von 24V generiert, wenn auf der Potentialschaltleitung 5 der Spannungspegel von 12V auf 24V geändert wird. Durch diese Bedingung schalten alle zuvor markierten Schalteinheiten 7x über den Schalter 8 die jeweiligen Feldgeräte 2x ein. The switching on of more than one switching unit 7x takes place in that the control central unit 3 generates a level of 24V on the feedback line 11 when the voltage level on the potential switching line 5 is changed from 12V to 24V. As a result of this condition, all previously-selected switching units 7x switch on the respective field devices 2 via the switch 8.
Ein Rücksetzen der Schalteinheiten 7a, 7b, 7n erfolgt, wie bereits in Verbindung mit den anderen Ausführungsbeispielen oben beschrieben, durch einen Spannungspegel von 0V auf der Potentialschaltleitung 5. A resetting of the switching units 7a, 7b, 7n takes place, as already described above in connection with the other exemplary embodiments, by a voltage level of 0V on the potential switching line 5.
Auf diese Weise lassen sich Anwendungen realisieren, bei denen mehr als ein Feldgerät 2a, 2b, 2n zur gleichen Zeit eingeschaltet werden soll. In this way, applications can be realized in which more than one field device 2a, 2b, 2n should be switched on at the same time.
Von der Initialisierung INIT ausgehend wird eine Schalteinheit 7x in den ausgeschalte- ten Zustand I versetzt, indem die Spannung aus ist. Durch eine Spannungspotentialänderung auf 12V auf der Potentialschaltleitung 5 wird die Schalteinheit 7x in den Bereitschaftsmodus J versetzt. Bei einem weiteren Anheben des Spannungspegels auf 24V auf der Potentialschaltleitung 5 überprüft die Schalteinheit 7x sodann im Zustand K das Spannungspotential auf der Rückmeldeleitung 1 1. Für den Fall, dass das Spannungspotential dann zu diesem Zeitpunkt auf 12V auf der Rückmeldeleitung 1 1 liegt, wird eine Zeitschaltuhr gestartet (Zustand L). Wenn innerhalb der durch die Zeitschaltuhr definierten maximalen Zeit Tmax der Spannungspegel auf der Potentialschaltleitung 5 auf 12V geht, wird die Schalteinheit 7x in den Bypass-Modus M versetzt, bei dem der zweite Schalter 10 geschlossen wird, um die Potentialschaltleitung 5 auf die nachfolgende Schalteinheit weiterzuleiten. Starting from the initialization INIT, a switching unit 7x is set to the switched-off state I with the voltage off. By a voltage potential change to 12V on the potential switching line 5, the switching unit 7x is set in the standby mode J. In a further increase of the voltage level to 24V on the potential switching line 5, the switching unit 7x then checks in the state K the Voltage potential on the feedback line 1 1. In the event that the voltage potential is then at 12V on the feedback line 1 1 at this time, a timer is started (state L). When, within the maximum time Tmax defined by the timer, the voltage level on the potential switching line 5 becomes 12V, the switching unit 7x is set in the bypass mode M in which the second switch 10 is closed to pass the potential switching line 5 to the subsequent switching unit ,
Für den Fall, dass innerhalb der maximalen Schaltzeit Tmax keine Potentialänderung erkannt wird, aktiviert die Schalteinheit 7x im Zustand O den Feldbusausgang durch Schließen des ersten Schalters 8, so dass mindestens das eine angeschlossene Feldgerät 2x mit Versorgungsspannung versorgt wird. Bei einer Spannungspotentialänderung auf 12V auf der Potentialschaltleitung 5 geht die Schalteinheit 7x vom Zustand O in den Zustand N über, bei dem der Feldbusausgang durch Öffnen des ersten Schalters 8 deak- tiviert wird. Anschließend geht die Schalteinheit 7x bedingungslos in den Bypass- Modus M über, indem der zweite Schalter 10 geschlossen ist. In the event that no potential change is detected within the maximum switching time Tmax, the switching unit 7x activates the fieldbus output in the state O by closing the first switch 8, so that at least one connected field device is supplied 2x with supply voltage. When the voltage potential changes to 12 V on the potential switching line 5, the switching unit 7x changes from the state O to the state N, in which the fieldbus output is deactivated by opening the first switch 8. Subsequently, the switching unit 7x unconditionally goes into the bypass mode M by the second switch 10 is closed.
Für den Fall, dass im Überprüfungszustand K das Spannungspotential auf der Rückmeldeleitung 11 auf 0V liegt, wird die Schalteinheit 7x„markiert", d.h., zum Schalten des Feldgeräteausganges vorbereitet (Zustand P). Bei einer Potentialänderung auf 12V auf der Potentialschaltleitung 5 geht die Schalteinheit 7x in einen Bypass- .und Wartezustand über, indem der zweite Schalter 10 geschlossen wird und damit die nachfolgende Schalteinheit 7x+l ansteuerbar ist. In dem Wartezustand Q beobachtet die jeweilige Schalteinheit 7x das Spannungspotential auf sowohl der Potentialschaltleitung 5 als auch auf der Rückmeldeleitung 1 1. Sobald eine Spannungspotentialänderung auf der Potentialschaltleitung 5 und auf der Rückmeldeleitung 11 jeweils auf 24V erkannt wird, geht die„markierte" Schalteinheit 7x in den Zustand R, indem der vorbereitete Feldgeräteausgang durch Einschalten des ersten Schalters 8 aktiviert wird. Die angeschlossenen Feldgeräte 2 werden auf diese Weise mit Versorgungsspannung versorgt. Bei einer Spannungspotentialänderung auf der Potentialschaltleitung 5 auf 0V geht die Schalteinheit 7x dann wieder in den Zustand E über. If the voltage potential on the feedback line 11 is 0 V in the check state K, the switching unit 7x is "marked", ie prepared for switching the field device output (state P) 7x into a bypass and wait state by closing the second switch 10 and thus activating the following switching unit 7x + 1. In the wait state Q, the respective switching unit 7x monitors the voltage potential on both the potential switching line 5 and the feedback line 1 1. As soon as a voltage potential change on the potential switching line 5 and on the return line 11 is detected in each case at 24V, the "marked" switching unit 7x goes into the state R by activating the prepared field device output by switching on the first switch 8. The connected field devices 2 are supplied in this way with supply voltage. When a voltage potential change on the potential switching line 5 to 0V, the switching unit 7x then goes back to the state E.

Claims

Patentansprüche:  claims:
1. Steuereinrichtung (1) zur spannungspotentialgetriebenen Ansteuerung von Feldgeräten (2a, 2b) mit einer Steuerzentraleinheit (3), die zum Anlegen von Spannungspotentialen auf eine Potentialschaltleitung (5) eines Steuer- und Versorgungsbusses so eingerichtet ist, dass Änderungen des Spannungspotentials Steuerinformationen beinhalten, und mit mindestens einer mit jeweils mindestens einem zugeordneten Feldgerät (2a, 2b) verbindbaren Schalteinheit (7a, 7b), die an den Steuer- und Versorgungsbus mit einem zur Steuerzentraleinheit (3) hin gerichteten Eingang und einem an zumindest eine nachgeordnete Schalteinheit (7b) führbaren Ausgang anschließbar ist, wobei die mindestens eine Schalteinheit (7a, 7b) jeweils einen ersten Schalter (8) zum Verbinden des Spannungspotentials auf dem Steuer- und Versorgungsbus mit einem an die jeweilige Schalteinheit (7a, 7b) angeschlossenen Feldgerät (2a, 2b) oder Trennen des Spannungspotentials von dem Feldgerät (2a, 2b), einen zweiten Schalter zum Verbinden oder Trennen des zu nachfolgenden Schalteinheiten (7a, 7b) führbaren Ausgangs der Potentialschaltleitung (5) und eine Schaltsteuerung (9) für den ersten und zweiten Schalter (8, 10) hat, wobei die Schaltsteuerung (9) zur Erkennung von Potentialänderungen und zum Umschalten des ersten und/oder zweiten Schalters (8, 10) in Abhängigkeit der erkannten Potentialänderungen eingerichtet ist. 1. control device (1) for voltage potential-driven control of field devices (2a, 2b) with a control central unit (3) which is set up for applying voltage potentials to a potential switching line (5) of a control and supply bus such that changes in the voltage potential include control information, and at least one switching unit (7a, 7b) which can be connected to at least one associated field device (2a, 2b) and which is connected to the control and supply bus with an input directed towards the control central unit (3) and to at least one downstream switching unit (7b). the at least one switching unit (7a, 7b) each having a first switch (8) for connecting the voltage potential on the control and supply bus with a to the respective switching unit (7a, 7b) connected field device (2a, 2b) or disconnecting the voltage potential from the field device (2a, 2b), a second switch to the V connecting or disconnecting the output of the potential switching line (5) that can be routed to subsequent switching units (7a, 7b) and a switching controller (9) for the first and second switches (8, 10), wherein the switching controller (9) detects potential changes and Switching the first and / or second switch (8, 10) is set up in response to the detected potential changes.
2. Steuereinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Steuer- und Versorgungsbus eine Bezugspotentialleitung (6) für ein konstantes Bezugsspannungspotential für die Versorgungsspannung auf der Potentialleitung (5) hat. 2. Control device (1) according to claim 1, characterized in that the control and supply bus has a reference potential line (6) for a constant reference voltage potential for the supply voltage on the potential line (5).
3. Steuereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuer- und Versorgungsbus mindestens eine Rückmeldeleitung (1 1) zur Übertragung von Informationen von Schalteinheiten (7a, 7b) zu der Steuerzentraleinheit (3) hat und die jeweilige Schaltsteuerung (9) der mindestens einen Schalteinheit (7a, 7b) zur Übertragung von kodierter Information über die Rückmeldeleitung (1 1) in Abhängigkeit von einer erkannten Potentialänderung eingerichtet ist. 3. Control device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the control and supply bus has at least one feedback line (1 1) for transmitting information from switching units (7a, 7b) to the control central unit (3) and the respective switching control (9) of the at least one switching unit (7a, 7b) is arranged to transmit coded information via the feedback line (1 1) in response to a detected potential change.
4. Steuereinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltsteuerung (9) weiterhin eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von definierten Zeiten, in denen ein vorgegebenes Spannungspotential nach Potentialänderung auf der Potentialschaltleitung (5) anliegt, den ersten und/oder zweiten Schalter (8, 10) einzuschalten oder auszuschalten und/oder eine Information über die Rückmeldeleitung (11) zu übertragen. 4. Control device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching control (9) is further adapted to operate in dependence on defined times in which a predetermined voltage potential after potential change on the potential switching line (5), the first and switch on or off and / or to transmit information via the feedback line (11).
5. Steuereinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Schaltsteuerung (9) einer Schalteinheit (7a, 7b) eingerichtet ist, um bei einem erkannten Übergang des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung (5) vom Bezugsspannungspotential auf ein erstes definiertes Spannungspotential in einen Zustand der Schaltbereitschaft überzugehen, bei einem Übergang vom ersten Spannungspotential (12V) auf das zweite, zur Versorgung der Feldgeräte (2a, 2b) vorgesehene Spannungspotential (24V) den ersten Schalter (8) zu schließen und das zweite Spannungspotential (24V) zur Versorgung des angeschlossenen Feldgerätes (2a, 2b) an dieses angeschlossene Feldgerät (2a, 2b) zu legen, beim Übergang vom zweiten Spannungspotential (24V) auf das erste Spannungspotential (12V) den ersten Schalter (8) wieder zu öffnen und den zweiten Schalter (10) zu schließen, um das erste Spannungspotential (12V) auf den Eingang einer nachfolgenden Schalteinheit (7b) zu legen, und bei einem Rück- sprung des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung (5) auf das Bezugsspannungspotential den ersten und zweiten Schalter (8, 10) wieder zu öffnen. 5. Control device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the respective switching control (9) of a switching unit (7a, 7b) is adapted to at a detected transition of the voltage potential on the potential switching line (5) from the reference voltage potential to a first to pass defined voltage potential in a state of readiness for switching, at a transition from the first voltage potential (12V) to the second, for supplying the field devices (2a, 2b) provided voltage potential (24V) to close the first switch (8) and the second voltage potential (24V ) for supplying the connected field device (2a, 2b) to this connected field device (2a, 2b) to open the first switch (8) again during the transition from the second voltage potential (24V) to the first voltage potential (12V) and the second Close the switch (10) to the first voltage potential (12V) to the input of a subsequent switching unit ( 7b), and upon a return of the voltage potential on the potential switching line (5) to the reference voltage potential to open the first and second switches (8, 10) again.
6. Schalteinheit (7a, 7b) für eine Steuereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche aufweist: 6. switching unit (7a, 7b) for a control device (1) according to one of the preceding claims, which comprises:
einen Eingang für eine Potentialschaltleitung (5) und eine Bezugspotentialleitung (6), einen Kaskadenausgang zur Verbindung mit einem Potentialschalleitungsein- gang und Bezugspotentialleitungseingang einer nachfolgenden Schalteinheit, mit einem Feldgeräteausgang zum Anschluss mindestens eines Feldgerätes (2a, 2b), mit einem ersten Schalter (8) zur wahlweisen Verbindung oder Trennung des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung (5) mit dem Feldgeräteausgang, mit einem zweiten Schalter (10) zur wahlweisen Verbindung oder Trennung des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung (5) mit dem Kaskadenausgang, und mit einer Schaltsteuerung (9) zur Ansteuerung des ersten und zweiten Schalters (8, 10) in Abhängigkeit von einer erkannten Änderung des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung (5). an input for a potential switching line (5) and a reference potential line (6), a cascade output for connection to a Potentialschalleitungsein- gang and reference potential line input of a subsequent switching unit, with a field device output for connecting at least one field device (2a, 2b), with a first switch (8 ) for selectively connecting or disconnecting the voltage potential on the potential switching line (5) to the field device output, with a second switch (10) for selectively connecting or disconnecting the voltage potential on the potential switching line (5) with the cascade output, and with a switching control (9) for driving the first and second switches (8, 10) in response to a detected change in the voltage potential on the potential switching line (5).
Verfahren zur spannungspotentialgetnebenen Ansteuerung von Feldgeräten (7a, 7b) über eine Potentialschaltleitung (5), wobei Änderungen des Spannungspotentials zur Übertragung von Steuerinformationen an eine mit mindestens einem anzusteuernden Feldgerät (2a, 2b) verbindbare Schalteinheit (7a, 7b) genutzt wird, mit den Merkmalen: Method for voltage potential-tapped control of field devices (7a, 7b) via a potential switching line (5), wherein changes in the voltage potential for the transmission of control information to at least one field device to be controlled (2a, 2b) connectable switching unit (7a, 7b) is used with the features:
Einschalten eines ersten Schalters (8) der Schalteinheit (7a, 7b), der mit der Potentialschaltleitung (5) und einem Spannungsversorgungsanschluss für ein anschließbares Feldgerät (2a, 2b) verbunden ist, wenn das Spannungspotential auf der Potentialschaltleitung (5) mindestens auf die Höhe eines zweiten definierten Spannungspotentials (24V) angestiegen ist, so dass ein angeschlossenes Feldgerät (2a, 2b) mit dem zweiten Spannungspotential (24V) über den ersten Schalter (8) versorgt wird,  Switching on a first switch (8) of the switching unit (7a, 7b), which is connected to the potential switching line (5) and a power supply terminal for a connectable field device (2a, 2b), if the voltage potential on the potential switching line (5) at least to the height a second defined voltage potential (24V) has risen so that a connected field device (2a, 2b) is supplied with the second voltage potential (24V) via the first switch (8),
Ausschalten des ersten Schalters (8), wenn sich das Spannungspotential auf der Potentialschaltleitung (5) vom zweiten Spannungspotential (24V) auf ein niedrigeres Spannungspotential verringert und  Turning off the first switch (8) when the voltage potential on the potential switching line (5) from the second voltage potential (24V) decreases to a lower voltage potential and
Einschalten eines zweiten Schalters (10) der Schalteinheit (7a, 7b), der mit der Potentialschaltleitung (5) verbunden und zur Verbindung mit einem Potentialleitungseingang einer nachfolgenden Schalteinheit (7b) vorgesehen ist, wenn sich das Spannungspotential auf der Potentialschaltleitung (5) vom zweiten Spannungspotential (24V) auf ein niedrigeres erstes Spannungspotential (12V), das größer als das Bezugsspannungspotential (0V) ist, verringert, und  Turning on a second switch (10) of the switching unit (7a, 7b), which is connected to the potential switching line (5) and provided for connection to a potential line input of a subsequent switching unit (7b), when the voltage potential on the potential switching line (5) from the second Voltage potential (24V) is reduced to a lower first voltage potential (12V) greater than the reference voltage potential (0V), and
Deaktivieren des ersten Schalters (8) der Schalteinheit (7a, 7b) bei eingeschaltetem zweitem Schalter (10).  Deactivating the first switch (8) of the switching unit (7a, 7b) with activated second switch (10).
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Überführen der Schalteinheit (7a, 7b) in einen Empfangsmodus, in dem Spannungspotentialänderungen zur Ansteuerung des ersten und zweiten Schalters (8, 10) erkannt werden, wenn die Schalteinheit (7a, 7b) einen Anstieg des Spannungspotentials auf der Potential- schaltleitung (5) vom Bezugsspannungspotential (0V) auf das erste Spannungspotential erkennt. Method according to Claim 7, characterized by transferring the switching unit (7a, 7b) into a receive mode in which voltage potential changes for driving the first and second switches (8, 10) are detected when the switching unit (7a, 7b) exhibits an increase in the voltage potential the potential switching line (5) from the reference voltage potential (0V) to the first voltage potential.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch Einschalten des ersten Schalters (8) einer aktivierten Schalteinheit (7a, 7b), wenn die Schalteinheit (7a, 7b) einen Anstieg des Spannungspotentials maximal vom ersten Spannungspoten- ' tial (12V) bis mindestens auf das zweite Spannungspotential (24V) für eine Mindestdauer einer definierten Schaltzeit (T2) erkennt, und Ausschalten des ersten Schalters (8), wenn die Schalteinheit (7a, 7b) einen Abfall des Spannungspotentials vom zweiten Spannungspotential (24V) mindestens auf das erste Spannungspotential (12V) erkennt. 9. The method of claim 7 or 8, characterized by turning on the first switch (8) of an activated switching unit (7a, 7b), when the switching unit (7a, 7b) a maximum increase of the voltage potential from the first Spannungspoten- ' tial (12V) to detects at least the second voltage potential (24V) for a minimum duration of a defined switching time (T2), and turning off the first switch (8) when the switching unit (7a, 7b) drops the voltage potential from the second voltage potential (24V) to at least the first Voltage potential (12V) detects.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch Einschalten des zweiten Schalters (10) einer aktivierten Schalteinheit (7a, 7b), wenn die Schalteinheit (7a, 7b) einen Anstieg des Spannungspotentials maximal vom ersten Spannungspotential (12V) bis mindestens auf das zweite Spannungspotential (24V) für eine maximale Dauer einer definierten Steuerzeit (Tl) oder einer definierten Schaltzeit (T2) erkennt. 10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized by switching on the second switch (10) of an activated switching unit (7a, 7b), when the switching unit (7a, 7b) a maximum increase of the voltage potential from the first voltage potential (12V) to at least to the second voltage potential (24V) for a maximum duration of a defined control time (Tl) or a defined switching time (T2) detects.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch Deaktivieren der Schalteinheiten (7a, 7b) bei einem Spannungspotentialabfall auf der Potentialschaltleitung (5) auf ein festgelegtes Bezugsspannungspotential (0V). 1 1. A method according to any one of claims 7 to 10, characterized by deactivating the switching units (7a, 7b) at a voltage potential drop on the potential switching line (5) to a predetermined reference voltage potential (0V).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch Übertragen einer Information von der Schalteinheit (7a, 7b) über eine Rückmeldeleitung (1 1), wenn eine aktivierte Schalteinheit (7a, 7b) einen Anstieg des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung (5) mindestens auf das erste Spannungspotential (12V) erkennt, wobei die Funktion der Informationsübertragung durch eine Schalteinheit (7a, 7b) zumindest dann deaktiviert ist, wenn der zweite Schalter (10) der Schalteinheit (7a, 7b) zur Weiterleitung des Spannungspotentials auf der Potentialschaltleitung (5) an mindestens einer weiteren nachfolgenden Schalteinheit (7a, 7b) eingeschaltet ist. 12. The method according to any one of claims 7 to 11, characterized by transmitting information from the switching unit (7a, 7b) via a feedback line (1 1), when an activated switching unit (7a, 7b) an increase of the voltage potential on the potential switching line (5 ) detects at least the first voltage potential (12V), wherein the function of the information transmission by a switching unit (7a, 7b) is at least disabled when the second switch (10) of the switching unit (7a, 7b) for forwarding the voltage potential on the potential switching line (5) is switched on at least one further downstream switching unit (7a, 7b).
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