WO2012119651A1 - Coupling arrangement - Google Patents

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WO2012119651A1
WO2012119651A1 PCT/EP2011/053543 EP2011053543W WO2012119651A1 WO 2012119651 A1 WO2012119651 A1 WO 2012119651A1 EP 2011053543 W EP2011053543 W EP 2011053543W WO 2012119651 A1 WO2012119651 A1 WO 2012119651A1
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supply lines
lines
supply
coupling arrangement
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PCT/EP2011/053543
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Inventor
Rene Graf
Nils HAGGE
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H04L67/125—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks involving control of end-device applications over a network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B3/00—Line transmission systems
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    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B2203/54—Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
    • H04B2203/5462—Systems for power line communications
    • H04B2203/5483—Systems for power line communications using coupling circuits

Definitions

  • the present invention relates to a coupling arrangement with a plurality of parallel supply lines for transmitting data and energy, wherein the shockedslei ⁇ lines are each connected to a device to its data and power supply. Moreover, the present invention relates to a network in which a plurality of devices are coupled to such a coupling arrangement.
  • Ethernet cables due to the cables used, only DC voltages up to 48 V and electrical currents with a current of up to 350 mA can be transmitted.
  • a power supply line usually electrical AC voltage 230 V or
  • the variant Power over Ehternet offers the advantage that the devices can communicate with one another without disturbing each other. For this purpose, for example, a corresponding switch is used. Furthermore, a deterministic communication is given, so that the technology can be used for real-time capable Ethernet protocols.
  • higher electrical power can be transmitted in the Ethernet over Power version the type of cabling is unfavorable for communication here. This corresponds to the classic Ethernet topology with coaxial cables or a hub structure, whereby no explicit hub is involved. In this topology, the data or the telegrams are transmitted to each device or each participant and must then be sorted out.
  • Ethernet specification on shared lines prescribes a random latency that must be awaited in the event of a data collision before a new attempt at transmission is permitted. This makes deterministic communication impossible for the transmission of user data.
  • the object of the present invention is therefore to enable a particularly effective transmission of data and energy via a supply line.
  • the invention provides a coupling arrangement with a plurality of parallel supply lines for transmitting data and energy, the supply lines each being connectable to a device for its data and energy supply
  • Coupling element which is connected to the respective supply lines, for assigning and transmitting the data to one of the supply lines, wherein the data with the coupling Lung element is transmitted to the one supply line ⁇ to, which is assigned to that device, which are assigned Since ⁇ th.
  • the coupling arrangement enables both the power supply and the data communication of the devices. In this case, the data is only transferred to the device for which the data is intended. Likewise ⁇ which the data is exchanged between the communication partners or equipment and not between all devices. In this way, devices with a high electrical power can be operated via the supply lines, on the one hand, and a particularly effective communication between the individual devices, on the other hand, can be produced. A sufficient bandwidth for the data transmission or communication can thus be guaranteed. Real-time communication between the individual devices is particularly important for the control of automation systems.
  • An advantageous embodiment provides that all data can be transmitted to the coupling element via a data line for further transmission to the supply lines.
  • a data line in this case a handelsübli ⁇ che Ethernet connection can be used. It is also conceivable to use a corresponding bus system or a Profibus connection.
  • the coupling element receives all Since ⁇ th through the data line and transmits the data to Dieje ⁇ nige supply line which is assigned to that device, wherein the data are assigned.
  • Such a coupling element can be designed, for example, as a switch, in particular as an Ethernet switch.
  • Data can hereby be modulated onto the electrical signal which is used to supply energy to the respective device.
  • so-called te powerline modules or a corresponding modem are used.
  • commercially available and inexpensive devices can be used.
  • a filter element for encrypting the data is arranged in each of the supply lines. Through these filters, the data that are transmitted via the supply lines to the corresponding devices, can not be heard. These filters have the further positive side effect of preventing crosstalk between the individual supply lines. Thus, a secure and efficient transmission of the data via the supply lines to the devices can be made possible.
  • the data and / or the energy is transmitted in parallel via all the individual lines.
  • a 400 V three-phase line as a supply line usually three separate lines for communication or for the transmission of data are available.
  • the parallel transmission over all individual lines can be used both to increase the pure bandwidth and to improve the real-time communication.
  • a single power line will not be able to carry the full bandwidth of a standard 100Mbps Ethernet connection. By bundling the bandwidth of three lines, however, this can be achieved or even exceeded.
  • the data and the energy are transmitted separately via at least one of the individual lines.
  • Another possible application is the use of the respective individual lines for different services.
  • the real-time data can be read from the rest of the communication. onsquel be separated.
  • the so-called ethertype which is found in the header of each packet, can be used, as is usually the case with real-time-capable Ethernet protocols.
  • the coupling element has additional means for checking access authorization.
  • the coupling element in the coupling element or in the
  • Switch additional access rights are queried, which prevents access to the data or on the transmission of the data to the devices by unauthorized users.
  • the access authorization can be realized by a software program which is operated on the coupling element. In this way, the security of data transmission to the individual devices can be significantly increased.
  • the invention provides a network ⁇ factory in which multiple devices are coupled to the coupling arrangement according to the invention, wherein a plurality of devices are connected via a network cable at one of the supply lines of the coupling arrangement in an advantageous manner.
  • the coupling arrangement according to the invention has several advantages over the data transmission usually used via an Ethernet over power energy supply line.
  • the communication bandwidth can be significantly increased, and thus a deterministic runtime can be achieved, so that, for example, real-time Ethernet protocols can also be used via supply lines.
  • real-time Ethernet protocols can also be used via supply lines.
  • system-critical data lines can be replaced by the supply lines.
  • a secure and efficient transmission of data via the supply lines to the appropriate devices can be guaranteed.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a Kopplungsanord ⁇ tion with a plurality of parallel supply lines for transmitting data and energy
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a network in which a plurality of devices are coupled to a coupling arrangement.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a coupling arrangement 10.
  • This coupling arrangement 10 has a first input 12, which is connected to an overall supply line 14. Furthermore, the coupling arrangement 10 has a second input 16, which is connected to an overall data line 18.
  • the total supply line 14 is divided into a plurality of parallel supply lines 20, in the embodiment shown here in four parallel supply lines 20.
  • the parallel supply lines 20 are each connected to the outputs 28 of the coupling arrangement 10, via which they can be connected to devices not shown here.
  • the coupling arrangement 10 has a coupling element 36, which is connected to the overall data line 18.
  • the coupling element 36 is in each case connected to one of the data lines 38 with the respective supply lines 20.
  • a transmission module 46 is arranged in each case.
  • the devices not shown in FIG. 1 are supplied with energy via the supply lines 20.
  • the Kopplungsele ⁇ element 36 receives all data on the entire data line 18, which can be transmitted to the supply lines 20 for further transmission.
  • the data is transferred with the transmission element 36 to that of the supply lines 20, which is assigned to the device to which the data is assigned.
  • the coupling element 36 between the Gerä ⁇ th.
  • the transfer modules 46 is provided between the coupling element 36 andußslei ⁇ obligations 20 are located, by means of which the data on which the energy is over days to the devices according to the electrical signal, , can be modulated.
  • the transmission modules 46 can be realized for example in the form of a powerline module or in the form of a corresponding modem.
  • the devices are supplied via the supply lines 20 on the one hand with energy and on the other hand with the data.
  • additional filter elements 54 are arranged, by means of which the data can be encrypted ver ⁇ accordingly.
  • a crosstalk between the supply lines 20 is prevented by the filter elements 54.
  • the supply lines 20 may also have a plurality of parallel individual lines. The data and / or the energy can in this case be transmitted in parallel over all the individual lines or the data and the energy can each be transmitted separately or at least one of the individual lines.
  • the coupling element 36 may have additional means for Sprintprü ⁇ fen an access authorization. In this way it can be ensured that unauthorized access takes place via the overall data line 18.
  • the access authorization can be realized, for example, by a software program which is operated on the coupling element 36.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a network 62 in which a plurality of devices 64, 66, 68 and 70 are coupled to a coupling arrangement 10 according to FIG.
  • single ⁇ ne devices 64, 66, 68 connectedness to the supply lines 20 may be the.
  • several devices 70 76 may be connected to one oféesslei ⁇ obligations via an appropriate network cable.
  • the devices 70 are each connected via a transmission module 78 to the network line 76.
  • the transmission modules 78 have an analogous function to the transmission module 46.
  • the devices 64, 66, 68 may be connected via a corresponding device 84 to one of the supply lines 20.
  • the devices 84 serve to switch a power supply of the electrically operable devices 64, 66, 68, wherein the power supply is controlled in dependence on a received data signal.

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Abstract

The supply of data and power to devices via a supply line should take place more effectively. For this purpose according to the invention a coupling arrangement (10) is provided with a plurality of parallel supply lines (20) for transmitting data and power, wherein the supply lines (20) can each be connected to a device (64, 66, 68, 70) for supplying same with data and power, a coupling element (36), which is connected to the respective supply lines (20), for assigning and transferring the data to one of the supply lines (20), wherein the data are transferred by the coupling element (36) to the supply line (20) which is associated with the device (64, 66, 68, 78) to which the data are assigned. The invention further relates to a network in which a plurality of devices are coupled to such a coupling arrangement.

Description

Beschreibung Kopplungsanordnung Description coupling arrangement
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopplungsanordnung mit einer Mehrzahl von parallelen Versorgungsleitungen zum Übertragen von Daten und Energie, wobei die Versorgungslei¬ tungen jeweils mit einem Gerät zu dessen Daten- und Energie- Versorgung verbindbar sind. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung ein Netzwerk, bei dem mehrere Geräte an eine solche Kopplungsanordnung gekoppelt sind. The present invention relates to a coupling arrangement with a plurality of parallel supply lines for transmitting data and energy, wherein the Versorgungslei ¬ lines are each connected to a device to its data and power supply. Moreover, the present invention relates to a network in which a plurality of devices are coupled to such a coupling arrangement.
Neben der Möglichkeit, eine Datenleitung zur Energieversor- gung zu nutzen (Power over Ethernet) , gibt es auch die umge¬ kehrte Variante, eine Energieversorgungsleitung als Datenlei¬ tung zu nutzen (Ethernet over Power, Powerline) . Beide Vari¬ anten eigenen sich prinzipiell dazu, um nur eine physikali¬ sche Leitung sowohl zur Energieversorgung als auch zur Kommu- nikation zu verwenden. Bei Datenleitungen, beispielsweiseBesides being able to use a data line for energy supply (Power over Ethernet), there is also the vice ¬ returned variant to use a power supply line as Datenlei ¬ device (Ethernet over Power, Powerline). Both Vari ¬ distinctive own need to do in principle to use only a physi ¬ cal line both for energy supply as well as for com- munication. For data lines, for example
Ethernet-Leitungen, können aufgrund der verwendeten Kabel allerdings nur Gleichspannungen bis zu 48 V und elektrische Ströme mit einer Stromstärke bis zu 350 mA übertragen werden. Im Gegensatz dazu können über eine Energieversorgungsleitung üblicherweise elektrische Wechselspannung mit 230 V bzw. Ethernet cables, however, due to the cables used, only DC voltages up to 48 V and electrical currents with a current of up to 350 mA can be transmitted. In contrast, via a power supply line usually electrical AC voltage 230 V or
400 V und elektrische Ströme mit einer Stromstärke von bis zu 16 A übertragen werden.  400 V and electric currents with a current of up to 16 A can be transmitted.
Die Variante Power over Ehternet bietet aus Sicht der Kommu- nikation den Vorteil, dass die Geräte untereinander kommunizieren können, ohne sich gegenseitig zu stören. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein entsprechender Switch eingesetzt. Des Weiteren ist eine deterministische Kommunikation gegeben, so dass die Technik für echtzeitfähige Ethernet- Protokolle eingesetzt werden kann. Jedoch lassen sich aufgrund der begrenzten elektrischen Leistung, welche über die Datenleitungen übertragen werden kann, nur kleine Geräte mit einer geringen Leistungsaufnahme betreiben. Bei der Variante Ethernet over Power können zwar höhere elektrische Leistungen übertragen werden, hier ist aber die Art der Verkabelung für die Kommunikation ungünstig. Diese entspricht der klassischen Ethernet-Topologie mit Koaxialka- beln bzw. einer Hub-Struktur, wobei kein expliziter Hub involviert ist. Bei dieser Topologie werden die Daten bzw. die Telegramme an jedes Gerät bzw. jeden Teilnehmer übertragen und müssen anschließend aussortiert werden. Dadurch sinkt die insgesamt für alle Teilnehmer zur Verfügung stehende Band- breite. Darüber hinaus schreibt die Ethernet-Spezifikation auf gemeinsam genutzten Leitungen eine Zufallswartezeit vor, die im Fall einer Datenkollision abgewartet werden muss, bevor ein neuer Versuch der Übertragung gestattet wird. Dies macht eine deterministische Kommunikation zur Übertragung von Nutzdaten unmöglich. From the point of view of communication, the variant Power over Ehternet offers the advantage that the devices can communicate with one another without disturbing each other. For this purpose, for example, a corresponding switch is used. Furthermore, a deterministic communication is given, so that the technology can be used for real-time capable Ethernet protocols. However, due to the limited electrical power that can be transmitted over the data lines, only small devices can operate with low power consumption. Although higher electrical power can be transmitted in the Ethernet over Power version, the type of cabling is unfavorable for communication here. This corresponds to the classic Ethernet topology with coaxial cables or a hub structure, whereby no explicit hub is involved. In this topology, the data or the telegrams are transmitted to each device or each participant and must then be sorted out. This reduces the total bandwidth available to all subscribers. In addition, the Ethernet specification on shared lines prescribes a random latency that must be awaited in the event of a data collision before a new attempt at transmission is permitted. This makes deterministic communication impossible for the transmission of user data.
Des Weiteren ist diese Variante nicht abhörsicher, da die Da¬ ten auch in Bereiche der Energieversorgung übertragen werden, die nicht selbst aktive Kommunikationsteilnehmer sind. Ebenso kann bei der Variante Ethernet over Power ein ungewolltesFurthermore, not bug-proof this variant, since the Since ¬ th in areas of energy transfer that are not themselves active communication participants. Similarly, in the variant Ethernet over power an unintentional
Übersprechen zwischen den Leitungen auftreten. Insbesondere in der Automatisierungstechnik kann daher diese Art der Kommunikation, welche sicher und möglichst lokal in einer Auto¬ matisierungszelle genutzt werden soll, nur bedingt eingesetzt werden. Crosstalk between the lines occur. In particular, in automation technology, therefore, this type of communication, which is to be used safely and as locally as possible in an auto ¬ matisierungszelle, only limited use.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine besonders effektive Übertragung von Daten und Energie über eine Versorgungsleitung zu ermöglichen. The object of the present invention is therefore to enable a particularly effective transmission of data and energy via a supply line.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bereitgestellt eine Kopplungsanordnung mit einer Mehrzahl von parallelen Versorgungsleitungen zum Übertragen von Daten und Energie, wobei die Versorgungsleitungen jeweils mit einem Gerät zu dessen Daten- und Energieversorgung verbindbar sind, einemTo achieve this object, the invention provides a coupling arrangement with a plurality of parallel supply lines for transmitting data and energy, the supply lines each being connectable to a device for its data and energy supply
Kopplungselement, das mit den jeweiligen Versorgungsleitungen verbunden ist, zum Zuweisen und Übermitteln der Daten zu einer der Versorgungsleitungen, wobei die Daten mit dem Kopp- lungselement an diejenige Versorgungsleitung übermittelt wer¬ den, welche demjenigen Gerät zugeordnet ist, welchem die Da¬ ten zugewiesen sind. Durch die Kupplungsanordnung wird sowohl die Energieversorgung, als auch die Datenkommunikation der Geräte ermöglicht. Hierbei werden die Daten nur an das Gerät übertragen, für welches die Daten bestimmt sind. Ebenso wer¬ den die Daten nur zwischen den beteiligten Kommunikationspartnern bzw. Geräten ausgetauscht und nicht zwischen allen Geräten. Auf diese Weise können einerseits über die Versor- gungsleitungen Geräte mit einer hohen elektrischen Leistung betrieben werden, und andererseits eine besonders effektive Kommunikation zwischen den einzelnen Geräten hergestellt werden. Eine ausreichende Bandbreite für die Datenübertragung bzw. Kommunikation kann somit garantiert werden. Eine echt- zeitfähige Kommunikation zwischen den einzelnen Geräten ist besonders für die Steuerung von Automatisierungsanlagen von großer Bedeutung. Coupling element, which is connected to the respective supply lines, for assigning and transmitting the data to one of the supply lines, wherein the data with the coupling Lung element is transmitted to the one supply line ¬ to, which is assigned to that device, which are assigned Since ¬ th. The coupling arrangement enables both the power supply and the data communication of the devices. In this case, the data is only transferred to the device for which the data is intended. Likewise ¬ which the data is exchanged between the communication partners or equipment and not between all devices. In this way, devices with a high electrical power can be operated via the supply lines, on the one hand, and a particularly effective communication between the individual devices, on the other hand, can be produced. A sufficient bandwidth for the data transmission or communication can thus be guaranteed. Real-time communication between the individual devices is particularly important for the control of automation systems.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass an das Kopplungselement alle Daten über eine Datenleitung zur weite¬ ren Übermittlung an die Versorgungsleitungen übertragbar sind. Als Datenleitung kann in diesem Fall eine handelsübli¬ che Ethernet-Verbindung genutzt werden. Ebenso ist es denkbar, ein entsprechendes Bussystem oder eine Profibus- Verbindung zu nutzen. Das Kopplungselement empfängt alle Da¬ ten über die Datenleitung und übermittelt die Daten an dieje¬ nige Versorgungsleitung, welche demjenigen Gerät zugeordnet ist, welchem die Daten zugewiesen sind. Ein solches Kopplungselement kann beispielsweise als Switch, insbesondere als Ethernet-Switch, ausgeführt sein. An advantageous embodiment provides that all data can be transmitted to the coupling element via a data line for further transmission to the supply lines. As a data line in this case a handelsübli ¬ che Ethernet connection can be used. It is also conceivable to use a corresponding bus system or a Profibus connection. The coupling element receives all Since ¬ th through the data line and transmits the data to Dieje ¬ nige supply line which is assigned to that device, wherein the data are assigned. Such a coupling element can be designed, for example, as a switch, in particular as an Ethernet switch.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn zwischen die jeweiligen Versorgungsleitungen und dem Kopplungselement je ein Übertra¬ gungsmodul zum Übertragen der Daten von dem Kopplungselement an die Versorgungsleitungen angeordnet ist. Die jeweiligenIt is also advantageous if ever a Übertra ¬ supply module for transferring the data is arranged from the coupling member to the supply lines between the respective supply lines and the coupling element. The respective ones
Daten können hierbei auf das elektrische Signal, welches zur Energieversorgung des jeweiligen Geräts genutzt wird, moduliert werden. Zu diesem Zweck können beispielsweise sogenann- te Powerline-Module oder ein entsprechendes Modem genutzt werden. Somit können handelsübliche und kostengünstige Geräte verwendet werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in jeder der Versorgungsleitungen ein Filterelement zum Verschlüsseln der Daten angeordnet. Durch diese Filter können die Daten, welche über die Versorgungsleitungen an die entsprechenden Geräte übermittelt werden, nicht abgehört werden. Diese Filter haben den weiteren positiven Nebeneffekt, dass sie ein Übersprechen zwischen den einzelnen Versorgungsleitungen verhindern. Somit kann eine sichere und effiziente Übertragung der Daten über die Versorgungsleitungen an die Geräte ermöglicht werden. Data can hereby be modulated onto the electrical signal which is used to supply energy to the respective device. For this purpose, for example, so-called te powerline modules or a corresponding modem are used. Thus, commercially available and inexpensive devices can be used. In a further advantageous embodiment of the invention, a filter element for encrypting the data is arranged in each of the supply lines. Through these filters, the data that are transmitted via the supply lines to the corresponding devices, can not be heard. These filters have the further positive side effect of preventing crosstalk between the individual supply lines. Thus, a secure and efficient transmission of the data via the supply lines to the devices can be made possible.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden bei einer der Versorgungsleitungen, die mehrere parallele Einzelleitungen aufweist, die Daten und/oder die Energie über alle Einzelleitungen parallel übertragen. Bei der Verwendung einer 400 V-Drehstromleitung als Versorgungsleitung stehen üblicherweise drei getrennte Leitungen zur Kommunikation bzw. zur Übermittlung der Daten zur Verfügung. Die parallele Übertagung über alle Einzelleitungen kann sowohl zur Erhöhung der reinen Bandbreite als auch zur Verbesserung der Echtzeit- Kommunikation verwendet werden. Gerade in einer industriellen Umgebung wird eine einzelne Leitung der Energieversorgung nicht die volle Bandbreite einer Standard-Ethernet-Verbindung mit 100 MBit/s übertragen können. Durch die Bündelung der Bandbreite dreier Leitungen kann dies hingegen erreicht oder sogar übertroffen werden. In a further advantageous embodiment, in one of the supply lines, which has a plurality of parallel individual lines, the data and / or the energy is transmitted in parallel via all the individual lines. When using a 400 V three-phase line as a supply line usually three separate lines for communication or for the transmission of data are available. The parallel transmission over all individual lines can be used both to increase the pure bandwidth and to improve the real-time communication. Especially in an industrial environment, a single power line will not be able to carry the full bandwidth of a standard 100Mbps Ethernet connection. By bundling the bandwidth of three lines, however, this can be achieved or even exceeded.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden bei einer der Versorgungsleitungen, die mehrere parallele Einzelleitungen aufweist, die Daten und die Energie jeweils getrennt über zu- mindest eine der Einzelleitungen übertragen. Als weitere mögliche Anwendung steht die Nutzung der jeweiligen Einzelleitungen für unterschiedliche Dienste zur Verfügung. Auf diese Weise können die Echtzeit-Daten von den übrigen Kommunikati- onsdaten getrennt werden. Um eine höhere Dienstgüte (Quality of Service) zu erreichen. Als Unterscheidungsmerkmal zwischen den Daten kann wie üblicherweise bei echtzeitfähigen Ether- net-Protokollen der sogenannte ethertype, der sich im Header jedes Pakets wiederfindet, verwendet werden. In a further embodiment, in one of the supply lines, which has a plurality of parallel individual lines, the data and the energy are transmitted separately via at least one of the individual lines. Another possible application is the use of the respective individual lines for different services. In this way, the real-time data can be read from the rest of the communication. onsdaten be separated. To achieve a higher quality of service. As a distinguishing feature between the data, the so-called ethertype, which is found in the header of each packet, can be used, as is usually the case with real-time-capable Ethernet protocols.
Vorteilhafterweise weist das Kopplungselement zusätzliche Mittel zum Überprüfen einer Zugriffsautorisierung auf. Zu diesem Zweck können in dem Kopplungselement bzw. in dem Advantageously, the coupling element has additional means for checking access authorization. For this purpose, in the coupling element or in the
Switch zusätzliche Zugriffsrechte abgefragt werden, welche den Zugriff auf die Daten bzw. auf die Übermittlung der Daten an die Geräte durch unautorisierten Nutzern verhindert. Die Zugriffsautorisierung kann durch ein Softwareprogramm realisiert werde, welches auf dem Kopplungselement betrieben wird. Auf diese Weise kann die Sicherheit der Datenübertragung an die einzelnen Geräte deutlich erhöht werden. Switch additional access rights are queried, which prevents access to the data or on the transmission of the data to the devices by unauthorized users. The access authorization can be realized by a software program which is operated on the coupling element. In this way, the security of data transmission to the individual devices can be significantly increased.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Netz¬ werk, bei dem mehrere Geräte an die erfindungsgemäße Kopp- lungsanordnung gekoppelt sind, wobei in vorteilhafter Weise mehrere Geräte über eine Netzwerkleitung an einer der Versorgungsleitungen der Kopplungsanordnung angeschlossen sind. Furthermore, the invention provides a network ¬ factory in which multiple devices are coupled to the coupling arrangement according to the invention, wherein a plurality of devices are connected via a network cable at one of the supply lines of the coupling arrangement in an advantageous manner.
Die erfindungsgemäße Kopplungsanordnung weist mehrere Vortei- le gegenüber der üblicherweise verwendeten Datenübertragung über eine Energieversorgungsleitung Ethernet over Power) auf. Die Kommunikationsbandbreite kann deutlich erhöht werden, und somit kann eine deterministische Laufzeit erreicht werden, so dass beispielsweise Echtzeit-Ethernet-Protokolle auch über Versorgungsleitungen genutzt werden können. Auf diese Weise können auch anlagenkritische Datenleitungen durch die Versorgungsleitungen ersetzt werden. Somit kann eine sichere und effiziente Übertragung der Daten über die Versorgungsleitungen an die entsprechenden Geräte garantiert werden. The coupling arrangement according to the invention has several advantages over the data transmission usually used via an Ethernet over power energy supply line. The communication bandwidth can be significantly increased, and thus a deterministic runtime can be achieved, so that, for example, real-time Ethernet protocols can also be used via supply lines. In this way, system-critical data lines can be replaced by the supply lines. Thus, a secure and efficient transmission of data via the supply lines to the appropriate devices can be guaranteed.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen: FIG 1 eine schematische Darstellung einer Kopplungsanord¬ nung mit einer Mehrzahl von parallelen Versorgungsleitungen zum Übertragen von Daten und Energie und The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: 1 shows a schematic representation of a Kopplungsanord ¬ tion with a plurality of parallel supply lines for transmitting data and energy and
FIG 2 eine schematische Darstellung eines Netzwerks, bei dem mehrere Geräte an eine Kopplungsanordnung gekoppelt sind. 2 shows a schematic representation of a network in which a plurality of devices are coupled to a coupling arrangement.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.
FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kopplungsanordnung 10. Diese Kopplungsanordnung 10 weist einen ersten Eingang 12 auf, welcher mit einer Gesamtversorgungsleitung 14 verbunden ist. Des Weiteren weist die Kopplungsanordnung 10 einen zweiten Eingang 16 auf, welcher mit einer Gesamtdatenleitung 18 verbunden ist. Die Gesamtversorgungsleitung 14 ist in eine Mehrzahl von parallelen Versorgungsleitungen 20, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in vier parallele Versorgungsleitungen 20 aufgeteilt. Die parallelen Versorgungsleitungen 20 sind jeweils mit den Ausgängen 28 der Kopplungsanordnung 10 verbunden, über welche sie mit hier nicht dargestellten Geräten verbunden werden können. 1 shows a schematic representation of a coupling arrangement 10. This coupling arrangement 10 has a first input 12, which is connected to an overall supply line 14. Furthermore, the coupling arrangement 10 has a second input 16, which is connected to an overall data line 18. The total supply line 14 is divided into a plurality of parallel supply lines 20, in the embodiment shown here in four parallel supply lines 20. The parallel supply lines 20 are each connected to the outputs 28 of the coupling arrangement 10, via which they can be connected to devices not shown here.
Des Weiteren weist die Kopplungsanordnung 10 ein Kopplungselement 36 auf, welches mit der Gesamtdatenleitung 18 verbunden ist. Das Kopplungselement 36 ist jeweils mit einer der Datenleitungen 38 mit den jeweiligen Versorgungsleitungen 20 verbunden. Zwischen den jeweiligen Versorgungsleitungen 20 und dem Kopplungselement 36 ist je ein Übertragungsmodul 46 angeordnet . Furthermore, the coupling arrangement 10 has a coupling element 36, which is connected to the overall data line 18. The coupling element 36 is in each case connected to one of the data lines 38 with the respective supply lines 20. Between the respective supply lines 20 and the coupling element 36 a transmission module 46 is arranged in each case.
Die in FIG 1 nicht dargestellten Geräte werden über die Ver- sorgungsleitungen 20 mit Energie versorgt. Das Kopplungsele¬ ment 36 empfängt alle Daten über die Gesamtdatenleitung 18, welche zur weiteren Übermittlung an die Versorgungsleitungen 20 übertragbar sind. Dabei werden die Daten mit dem Kopp- lungselement 36 an diejenige der Versorgungsleitungen 20 übermittelt, welche demjenigen Gerät zugeordnet ist, welchem die Daten zugewiesen sind. Ebenso können entsprechend Daten von den Geräten, welche mit den Versorgungsleitungen 20 ver- bunden sind, durch das Kopplungselement 36 zwischen den Gerä¬ ten ausgetauscht werden. The devices not shown in FIG. 1 are supplied with energy via the supply lines 20. The Kopplungsele ¬ element 36 receives all data on the entire data line 18, which can be transmitted to the supply lines 20 for further transmission. The data is transferred with the transmission element 36 to that of the supply lines 20, which is assigned to the device to which the data is assigned. Likewise, according to data from the devices, which are connected to the supply lines 20, are exchanged by the coupling element 36 between the Gerä ¬ th.
Um die Daten von den Datenleitungen 38 an die Versorgungsleitungen 20 übertragen zu können, sind die Übertragungsmodule 46 zwischen dem Kopplungselement 36 und den Versorgungslei¬ tungen 20 angeordnet, mittels welchen die Daten entsprechend auf das elektrische Signal, über welches die Energie zu den Geräten übertagen wird, moduliert werden können. Die Übertragungsmodule 46 können beispielsweise in Form eines Powerline- Moduls oder in Form eines entsprechenden Modems realisiert werden. Somit werden über die Versorgungsleitungen 20 die Geräte einerseits mit Energie und andererseits mit den Daten versorgt . In den Versorgungsleitungen 20 sind zusätzliche Filterelemente 54 angeordnet, mittels welchen die Daten entsprechend ver¬ schlüsselt werden können. Als weiterer positiver Nebeneffekt wird durch die Filterelemente 54 ein Übersprechen zwischen den Versorgungsleitungen 20 verhindert. Die Versorgungslei- tungen 20 können ebenso mehrere parallele Einzelleitungen aufweisen. Die Daten und/oder die Energie kann hierbei parallel über alle Einzelleitungen übertragen werden oder die Daten und die Energie können jeweils getrennt oder zumindest eine der Einzelleitungen übertragen werden. In order to transfer the data from the data lines 38 to the supply lines 20, the transfer modules 46 is provided between the coupling element 36 and Versorgungslei ¬ obligations 20 are located, by means of which the data on which the energy is over days to the devices according to the electrical signal, , can be modulated. The transmission modules 46 can be realized for example in the form of a powerline module or in the form of a corresponding modem. Thus, the devices are supplied via the supply lines 20 on the one hand with energy and on the other hand with the data. In the supply lines 20 additional filter elements 54 are arranged, by means of which the data can be encrypted ver ¬ accordingly. As a further positive side effect, a crosstalk between the supply lines 20 is prevented by the filter elements 54. The supply lines 20 may also have a plurality of parallel individual lines. The data and / or the energy can in this case be transmitted in parallel over all the individual lines or the data and the energy can each be transmitted separately or at least one of the individual lines.
Das Kopplungselement 36 kann zusätzliche Mittel zum Überprü¬ fen einer Zugriffsautorisierung aufweisen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass ein unautorisierter Zugriff über die Gesamtdatenleitung 18 erfolgt. Die Zugriffsautori- sierung kann beispielsweise durch ein Softwareprogramm realisiert werden, welches auf dem Kopplungselement 36 betrieben wird . Durch die hier in FIG 1 dargestellte Kopplungsanordnung 10 kann auf besonders sichere und effiziente Weise eine Über¬ mittlung von Energie und Daten über die Versorgungsleitungen 20 erreicht werden. The coupling element 36 may have additional means for Überprü ¬ fen an access authorization. In this way it can be ensured that unauthorized access takes place via the overall data line 18. The access authorization can be realized, for example, by a software program which is operated on the coupling element 36. By here in FIG 1 illustrated coupling arrangement 10 an over ¬ mediation of power and data via the supply lines 20 can be achieved in a particularly safe and efficient manner.
FIG 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Netzwerks 62, bei dem mehrere Geräte 64, 66, 68 und 70 an eine Kopplungsan¬ ordnung 10 gemäß FIG 1 gekoppelt sind. Hierbei können einzel¬ ne Geräte 64, 66, 68 mit den Versorgungsleitungen 20 verbun- den sein. Zum anderen können mehrere Geräte 70 über eine entsprechende Netzwerkleitung 76 mit einer der Versorgungslei¬ tungen verbunden sein. Die Geräte 70 sind jeweils über ein Übertragungsmodul 78 mit der Netzwerkleitung 76 verbunden. Die Übertragungsmodule 78 weisen eine analoge Funktion zu dem Übertragungsmodul 46 auf. Ebenso können die Geräte 64, 66, 68 über eine entsprechende Vorrichtung 84 mit einer der Versorgungsleitungen 20 verbunden sein. 2 shows a schematic representation of a network 62 in which a plurality of devices 64, 66, 68 and 70 are coupled to a coupling arrangement 10 according to FIG. Here, single ¬ ne devices 64, 66, 68 connectedness to the supply lines 20 may be the. Secondly, several devices 70 76 may be connected to one of Versorgungslei ¬ obligations via an appropriate network cable. The devices 70 are each connected via a transmission module 78 to the network line 76. The transmission modules 78 have an analogous function to the transmission module 46. Likewise, the devices 64, 66, 68 may be connected via a corresponding device 84 to one of the supply lines 20.
Die Vorrichtungen 84 dienen zum Schalten einer Stromversor- gung der elektrisch betreibbaren Geräte 64, 66, 68, wobei die Stromversorgung in Abhängigkeit von einem empfangenen Datensignal gesteuert wird. The devices 84 serve to switch a power supply of the electrically operable devices 64, 66, 68, wherein the power supply is controlled in dependence on a received data signal.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
10 Kopplungsanordnung 10 coupling arrangement
12 Eingang  12 entrance
14 Gesamt ersorgungsleitung 14 Total supply line
16 Eingang 16 entrance
18 Gesamtdatenleitung  18 total data line
20 Versorgungsleitung  20 supply line
28 Ausgang  28 output
36 Kopplungselernent  36 coupling element
38 Datenleitung  38 data line
46 Übertragungsmodul  46 transmission module
54 Filterelement  54 filter element
62 Netzwerk  62 network
64 Gerät  64 device
76 Netzwerkleitung  76 network line
78 Übertragungsmodul  78 transmission module
84 Vorrichtung  84 device

Claims

Patentansprüche claims
1. Kopplungsanordnung (10) mit 1. Coupling arrangement (10) with
einer Mehrzahl von parallelen Versorgungsleitungen (20) zum Übertragen von Daten und Energie, wobei  a plurality of parallel supply lines (20) for transmitting data and energy, wherein
die Versorgungsleitungen (20) jeweils mit einem Gerät (64, 66, 68, 70) zu dessen Daten- und Energieversorgung verbindbar sind,  the supply lines (20) can each be connected to a device (64, 66, 68, 70) for its data and energy supply,
einem Kopplungselement (36), das mit den jeweiligen Versorgungsleitungen (20) verbunden ist, zum Zuweisen und Übermitteln der Daten zu einer der Versorgungsleitungen (20), wobei  a coupling element (36) connected to the respective supply lines (20) for assigning and transmitting the data to one of the supply lines (20), wherein
die Daten mit dem Kopplungselement (36) an diejenige Versorgungsleitung (20) übermittelt werden, welche dem- jenigen Gerät (64, 66, 68, 78) zugeordnet ist, welchem die Daten zugewiesen sind.  the data is transmitted with the coupling element (36) to that supply line (20) which is assigned to the device (64, 66, 68, 78) to which the data is assigned.
2. Kopplungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an das Kopplungselement (36) alle Daten über eine Datenleitung (18) zur weiteren Übermittlung an die Versorgungsleitungen (20) übertragbar sind. 2. Coupling arrangement (10) according to claim 1, characterized in that on the coupling element (36) all data via a data line (18) for further transmission to the supply lines (20) are transferable.
3. Kopplungsanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die jeweiligen Versorgungslei- tungen (20) und dem Kopplungselement (36) je ein Übertra¬ gungsmodul (46) zum Übertragen der Daten von dem Kopplungselement (36) an die Versorgungsleitungen (20) angeordnet ist. 3. Coupling arrangement (10) according to claim 1 or 2, characterized in that between the respective supply lines (20) and the coupling element (36) depending on a transmission ¬ tion module (46) for transmitting the data from the coupling element (36) the supply lines (20) is arranged.
4. Kopplungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der Versor¬ gungsleitungen (20) ein Filterelement (54) zum Verschlüsseln der Daten angeordnet ist. 4. Coupling assembly (10) according to any one of the preceding arrival claims, characterized in that a filter element (54) to encrypt the data is arranged in each of the versor ¬ supply lines (20).
5. Kopplungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer der Versor¬ gungsleitungen (20), die mehrere parallele Einzelleitungen aufweist, die Daten und/oder die Energie über alle Einzellei¬ tungen parallel übertragen werden. 5. Coupling arrangement (10) according to one of the preceding arrival claims, characterized in that in one of the supply lines ¬ (20) having a plurality of parallel individual lines, the data and / or the energy over all Einzellei ¬ lines are transmitted in parallel.
6. Kopplungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer der Versorgungsleitungen (20), die mehrere parallele Einzelleitungen aufweist, die Daten und die Energie jeweils getrennt über zumindest eine der Einzelleitungen übertragen werden. 6. Coupling arrangement (10) according to one of claims 1 to 4, characterized in that in one of the supply lines (20) having a plurality of parallel individual lines, the data and the energy are transmitted separately via at least one of the individual lines.
7. Kopplungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (36) zusätzliche Mittel zum Überprüfen einer Zugriffsautori- sierung aufweist. 7. Coupling arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling element (36) has additional means for checking an access authorization.
8. Netzwerk (62), bei dem mehrere Geräte (64, 66, 68, 70) an eine Kopplungsanordnung gemäß einem der vorhergehenden An- sprüche gekoppelt sind. A network (62) in which a plurality of devices (64, 66, 68, 70) are coupled to a coupling arrangement according to any preceding claim.
9. Netzwerk (62) nach Anspruch 8, wobei mehrere Geräte (64, 66, 68, 70) über eine Netzwerkleitung (76) an einer der Versorgungsleitungen (20) der Kopplungsanordnung (10) ange- schlössen sind. 9. Network (62) according to claim 8, wherein a plurality of devices (64, 66, 68, 70) are connected via a network line (76) to one of the supply lines (20) of the coupling arrangement (10).
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