專利名稱：控制柜監視設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及控制柜監視設備，其包含經由現場總線與監視和控制諸如氣候控制、濕度控制和訪問控制那樣的各種控制柜功能的各種傳感器和/或致動器連接的控制設備。
背景技術：
這種類型的控制柜監視設備在DE 19911824C2中公開。在這種已知的控制柜監視設備中，將基本監視設備和幾個監視單元與現場總線連接，基本監視設備主要承擔數據處理，并且只在相關監視單元與基本監視設備之間提供經由現場總線的數據交換。基本監視設備和監視單元配有傳感器和/或致動器的終端，其中可能已經在監視設備中進行了傳感器和致動器的預處理。所連接或可連接傳感器和致動器的數量受基本監視設備和監視單元上的終端的預定數量限制。其他控制柜監視設備在DE 19710019C2,DE 102006011127A.DE 102005002314AU DE 10119637AUDE 10007271 和 DE 19911249A1 中公開。
發明內容
本發明的目的是提供如引言所述的控制柜監視設備，其中利用可靠的數據傳送提供控制柜或控制柜裝置的不同應用的靈活適應可能性。并且，將規定相應方法。這個目的分別通過權利要求I或權利要求12的特征解決。在該設備中，提供傳感器和/或致動器的至少一部分是直接連接傳感器和/或直接連接致動器，每一個含有專用總線耦合電路并通過它與現場總線耦合；以及控制設備含有初始化單元或可以與這樣的單元連接，在啟動之前可以經由初始化單元初始化從而自動尋址直接連接傳感器和/或直接連接致動器，隨后根據各自分配的地址經由控制設備連接直接連接傳感器和/或直接連接致動器以便為操作目的而交換數據。關于該方法，提供將傳感器和/或致動器直接與現場總線耦合作為直接耦合傳感器和/或直接耦合致動器；在初始化開始時，只在初始化單元內，使啟用信號和非初始化信號處在電壓條件下，而不連接所述直接連接傳感器或直接連接致動器中的啟用信號；所述直接連接傳感器或直接連接致動器的第一個在其輸入端上識別初始化單元的啟用信號并接通終端電阻；隨后，在所述初始化單元與所述直接連接傳感器或直接連接致動器之間交換初始化數據，所述初始化單元將地址分配給所述直接連接傳感器或直接連接致動器，并將存儲在其中的特定特征數據通知初始化單元；所述初始化單元判定所述第一直接連接傳感器或直接連接致動器是否可以在所述現場總線上開始正常操作，以及如果有必要，讓其登錄；隨后，當開始正常操作時，所述直接連接傳感器或直接連接致動器接通其傳感器或致動器系統的電源，并通過啟用信號與后續直接連接傳感器或直接連接致動器連接和啟用非初始化信號，同時在仍然處在初始電壓電平，尤其地電平上的那個所述非初始化信號中識別另外至少一個直接連接傳感器或直接連接致動器的存在，以及當檢測到終端電阻的存在時自動斷開；以及以這種方式相繼初始化現場總線上的可選后續直接連接傳感器或直接連接致動器，以及隨后完成初始化，其中存儲與現場總線連接的直接連接傳感器和/或直接連接致動器的識別次序。有了這些特征，就可以提供以后也可以作出修改或添加的控制柜監視設備的靈活可擴充性。從而，實現防備故障的安全有線線路數據傳輸，其中也可以防止未授權操縱。一個有利實施例的關鍵在于將現場總線配置成CAN總線。由此獲得的總線結構允許靈活的配置可能性。如果提供控制設備包含與或可以與現場總線耦合的至少一個中央單元，初始化直接連接傳感器和/或直接連接致動器的配置可以通過該單元實現，則在為致動器評估監視數據或控制數據的時候，可以通過該中央單元有利地作出數據存 儲、數據管理和數據處理。關于對不同狀況的靈活適應，這些特征有助于組合直接連接傳感器和/或直接連接致動器以形成控制設備可操作的不同功能塊。可能作出不同強調的、例如利用劃分數據處理的各種控制可能性通過能夠多主控的現場總線來實現。靈活適應可能性以及簡單安裝歸因于如下事實每個所述直接連接傳感器和/或直接連接致動器以及初始化單元都配有啟用級，其中在初始化開始時，僅僅在初始化單元中接通啟用信號，在與現場總線耦合的所述直接連接傳感器和/或直接連接致動器的第一個的輸入側上可以識別該信號，而與現場總線耦合的隨后直接連接傳感器和/或直接連接致動器因所述第一直接連接傳感器和/或直接連接致動器的未相連啟用級而不能識別它，在這種狀態下，所述第一直接連接傳感器和/或直接連接致動器的初始化可以借助于其地址的分配以及存儲在其中的其特定特征數據的通知來完成，以及在經由其啟用級初始化和成功應用之后，可以將啟用信號與后續直接連接傳感器和/或直接連接致動器連接，據此相繼完成后續和相應地各自進一步后續直接連接傳感器和/或直接連接致動器的初始化，以及可以將直接連接傳感器和/或直接連接致動器的次序存儲在所述控制設備中。配置和功能的有利實施例在于初始化單元是中央單元的一部分，以及為了初始化，將初始化程序存儲在所述初始化單元中。因為除了為正常操作配備的兩條操作數據線之外，現場總線還擁有用于初始化的兩種輔助信號線，所以有利于安裝和進入操作狀態或配置的修改。而且，對于功能和配置來說，每個直接連接傳感器和/或直接連接致動器包含非初始化級和可以接通和斷開的終端電阻的那些特征是有利的。通過諸如至少一個傳感器連接單元、一個總線稱合單元和進一步中央單元那樣的進一步總線用戶與現場總線連接的特征，提供了擴充控制柜監視設備的進一步潛力。例如，現有的傳感器或致動器也可以通過這些特征與現場總線耦合，和/或現場總線可以與上級監視單元和總線系統或網絡連接以便用于數據傳送。擴充控制柜監視設備的進一步有利潛力來自于所述中央單元配有進一步傳感器和/或致動器和/或配有連接進一步傳感器和/或致動器的終端。
下面參考附圖，借助于示范性實施例對本發明作進一步說明，在附圖中圖I示出了含有現場總線的控制柜監視設備的第一示范性實施例的示意性框圖2示出了帶有現場總線裝置的控制柜監視設備的進一步示范性實施例的示意性框圖；圖3示出了用框顯示的與圖I和2的現場總線耦合的輸入/輸出單元；圖4示出了用框顯示的總線耦合單元；以及圖5示出了功能塊的示意性表示。
具體實施例方式圖I示出了含有中央單元10和配置成CAN總線的與其耦合的現場總線20的控制柜監視設備的第一示范性實施例。這條總線是能夠多主控的(multimaster capable),即，幾個總線用戶可以分別起主人的作用或可以被指定為主人。
作為或可以是更綜合控制設備的一部分的控制單元10除了與現場總線20連接的現場總線接口 112之外，還包含諸如串行總線(RS232)的進一步終端、將繼電功能用于用戶的繼電終端107、連接具有各自標準接口的設備的通用串行總線接口 102 (USB)、以太網連接的連接103或上級網絡的過渡端，以及連接顯示設備101和電源100以便供電的可能接口那樣的進一步接口。除此之外，舉例來說，中央單元10還包含聲音發生器104、輸入和顯示元件105、一個或多個溫度傳感器108、一個或多個濕度傳感器109、數字輸入端110和門傳感器111。從圖2中可以看出，中央單元10可以配有諸如進一步現場總線接口 113、進一步通用串行總線接口 115、含有，例如，用于無線電傳輸的接收和發送天線的無線連接114，以及用于授權人士訪問的讀卡單元116那樣的進一步特征。作為傳感器，除了所提到的溫度和濕度傳感器之外，如在引言中提到的參考文獻所述，進一步的傳感器可能被討論。例如，煙霧傳感器、振動傳感器(例如，三維加速度傳感器)、門位置傳感器、電流和電壓測量傳感器、用于訪問控制的個人識別傳感器、諸如操作時間計數器那樣空調設備的一些部件的傳感器、流量檢測器等都可以用作傳感器，同時作為致動器，諸如空調設備的一些部件，即，風扇，泵等、用于關門的致動器、警告設備和警報發生器的顯示器等那樣用于控制柜控制功能的那些致動器也被討論。這里，傳感器和致動器分別是直接與現場總線20或進一步的現場總線21耦合的直接連接傳感器30和直接連接致動器30'，為此，擁有專用總線耦合電路300。并且，直接連接傳感器30和直接連接致動器30'擁有專用啟用級(啟用)、非初始化級(非初始化)和總線終端電阻，其中可以通過啟用級斷開或接通到下一個總線用戶，尤其，后續直接連接傳感器30和直接連接致動器30'的啟用信號，可以使非初始化信號保持在各自電壓電平上或降下來，尤其變成地電平，并且可以經由專用開關接通或斷開總線終端電阻。如圖2進一步所示，除了直接連接傳感器30和/或直接連接致動器30'之外，作為進一步總線用戶，含有用于進一步傳感器和/或致動器，尤其經由所適配的終端的已知類型的進一步傳感器和/或致動器(其中這些傳感器和/或致動器可以通過代碼電路，例如，通過電阻識別)的終端的傳感器連接單元31，或用于配有串行總線接口(RS422)的設備的耦合單元32可以與相關現場總線20耦合(以及相對應地也與現場總線21耦合)。例如，以網關功能的方式與另一條總線的連接可以經由附加耦合單元33建立起來。類似地，作為進一步用戶，在圖3中顯示的輸入/輸出單元34可以分別與現場總線20或21連接，S卩，經由終端344 (輸入)和345 (輸出)與現場總線20或21連接。輸入/輸出單元34還包含繼電器輸出端343，以及按鈕和狀態發光二極管342和連接部件或設備的終端341。與進一步的耦合單元33類似，與另一條總線的連接可以借助于在圖4中顯示的總線耦合單元35建立起來，其中與現有現場總線的連接經由輸入端352和輸出端352形成，以及進一步的連接可能性可經由與串行總線(RS422/RS485)的耦合351來實現。圖5示出了可以連接幾個用戶，例如，溫度傳感器301、訪問傳感器302以及電源開關303和顯示器304的功能塊50，所有這些用戶都與現場總線連接，以及經由群控器500與其他用戶連接。從而，靈活地配置組合總線用戶的潛力，以便提供對不同操作條件和變化影響的自適應。該組合可以，例如，經由與控制設備連接的動態接口，例如，經由中央單元10建立起來。動態接口可以遠離本地控制柜監視設備，并且可以，例如，經由上級網絡連接以便用于數據傳送。傳感器和致動器或分別直接連接傳感器30和直接連接致動器30'以及可選的進一步總線用戶可以經由動態萬維網接口互連，其中功能塊包含可以與傳感器，尤其也與直接連接傳感器30連接的輸入端，以及進一步包含與致動器，尤其也與直接連接致 動器30'連接的輸出端。在圖5中顯示的功能塊的實施例指的是空調功能。在能夠多主控的總線技術中，有利的是用戶總線可以超越它們當中的功能塊的所有功能，因為，例如，供電開關303或電源開關本身知道切換的所有狀況。因此，配置成評估其他總線用戶的狀態信息，并且可以獨立地判定到達開關狀態的時間。然后，中央單元10只超越配置的功能，并可選地與上級網絡(諸如以太網那樣)耦合。一旦得到配置，功能塊就可以無需中央單元10地獨立起控制設備的分立部件的作用。該配置使得可以集成不同總線用戶以及它們像預置值或標稱值那樣的設置。在控制柜監視設備的另一種配置中，可以配備進一步的中央單元，以便，例如，為迅速向上級監視系統報警，冗余地提供擴充的監視和控制可能性。由于控制柜監視設備配有直接連接傳感器30和直接連接致動器30'，所以可能傳感器或致動器的各自數量不局限于連接單元上的終端插座的預定數量，而是可以通過軟件以靈活的方式確定，并且是可擴充的。通過尋址總線用戶，尤其直接連接傳感器30和/或直接連接致動器30'，將唯一地識別這些總線用戶。目前，特定配置還在于，通過初始化總線系統來識別用戶以及它們的安裝位置，并且在添加總線用戶，交換或減少它們的數量引起的重新配置之后，優選地自動觸發新初始化。為此，當在斷開電源之后重新接通控制柜監視設備時，或甚至當通過熱插拔更換硬件部件時總是進行初始化。每個總線用戶，尤其直接連接傳感器30和直接連接致動器30'都配有兩個總線終端，即，輸入端和輸出端。有利的是，對于初級側(primary side)，例如，IOmA的總電流消耗(對于24V直流電壓的電源電壓)，通過電壓切換傳感器或致動器，以保證可以不超過控制設備，尤其控制單元10提供的最大功率地進行總線應用。只有在被控制設備，尤其控制單元10啟用之后，才激活能耗較高的相關傳感器或致動器，以啟動其各自傳感器功能或致動器功能。對于每個用戶，可以接通或斷開終端電阻。為了允許自動尋址用戶，尤其直接連接傳感器30和直接連接致動器30'，經由啟用終端使用啟用信號和經由非初始化終端啟用非初始化信號。并且，經由這些信號終端通知總線配置的修改(例如，當并入新總線用戶時)。每個總線用戶具有通過可有源控制開關將與啟用信號相關聯的啟用信號線與后續總線用戶斷開的可能性。另外，可以將啟用信號設置成地電平。這種切換功能必須可以分別針對中央單元10或控制設備(可以具體包含在中央單元10內)的初始化單元。由于在用戶輸入端和輸出端所在的那一側不是強制性的，所以有利地設成可以在為中斷服務的開關的兩側設置成地電平。此外，可以由總線用戶將非初始化信號線設置成地電平。設成當分別復位總線用戶時或對于復位總線用戶，不影響這些信號線。在初始化過程中啟用信號用于依次使總線用戶進入操作狀態。在完成了初始化之后，啟用信號線用于某種類型的電纜斷裂識別。為此，最后總線用戶接收來自初始化單元的命令，以便將啟用信號拉成低電平。從而，可以監視總線連接。非初始化信號用于提供向位于總線下游的用戶向上游通知他們存在的可能性。
下面詳細說明初始化直接連接傳感器30和/或直接連接致動器30'的示范性實施例。初始化單元包含將啟用信號和非初始化信號的電壓提升到，例如，電源電壓的電平的提升電阻。優選地模擬分析啟用信號和非初始化信號的信號電平，因為預計由于總線長度上的結電阻，以純數字方式分析低電平可能是不保險的。最初,直接連接傳感器30或直接連接致動器30'還未初始化。初始化單元接通供給現場總線20的電壓。每個總線用戶，這里，例如，直接連接傳感器30或直接連接致動器30'在啟動期間處在非初始化狀態下，通過有源可控制開關劃分啟用信號，并將非初始化信號拉成地電平。但終端電阻在默認情況下是斷開。在非初始化狀態下，如下所述，除了初始化之外，不允許相關直接連接傳感器30或直接連接致動器30'通信。初始化單元經由提升電阻將啟用信號和非初始化信號切換到供應電壓的電平上。提升電阻也可以是永久激活的。 現場總線20上的第一直接連接傳感器30或直接連接致動器30'各自在輸入端上開始并且發現啟用信號。它激活總線終端電阻。由于到后續總線用戶的啟用信號是中斷的，所以它是現場總線20上擁有可用啟用信號的唯一非初始化用戶。在這種狀態下，初始化單元和相關直接連接傳感器30或直接連接致動器30'(或可選地，另一個總線用戶)可以交換初始化所需的數據。初始化單元將地址分配給專用總線用戶。而且，在初始化的過程中，總線用戶將它的類型特征，因此傳感器類型或致動器類型、序列號等，以及最大功耗通知初始化單元。初始化單元判定專用總線用戶是否可以開始操作。如果有必要，讓總線用戶登錄。隨后，總線用戶在初始化單元啟用之后，開始它的正常操作，并接通，例如，它自己的傳感器系統的電源。而且，在完成了初始化之后，連接到后續總線用戶的啟用線并啟用非初始化信號。如果非初始化信號保持在低電平上，則總線用戶就會知道至少一個進一步非初始化用戶處在總線上，因此自動切斷總線終端電阻。在概念性嘗試中調查在每種情況下是否通過依次的初始化過程保證下一個未初始化用戶真正處在現場總線20上是有利的。處在現場總線20上的隨后用戶以相同方式相繼登錄。由于非初始化信號變成電源電壓的電平，所以初始化單元可以識別所有總線用戶的初始化。據此，初始化階段結束，并通知用戶鏈的最后一個用戶以便將啟用信號拉成低電平。如果在操作期間，出現初始化單元側的啟用信號變成電源電壓的電平(電纜斷裂)或非初始化信號變成低電平(例如，當接通新傳感器時)的狀態，則在短時間內完全中斷總線的電源，以便在所有總線用戶上觸發復位過程(復位)，并重新開始初始化。每個總線用戶存儲它登錄的初始化單元的精確識別，以便能夠在初始化期間檢測配置是否發生了變化。這個信息對于初始化單元和上級評估來說都是重要的。如所述那種類型的應用實現了總線用戶的自動尋址，而且可以通過現場總線20上的總線用戶或直接連接傳感器30和/或直接連接致動器30'確定安裝位置。初始化總是在接通電源電壓之后進行。從而，將識別出在斷開狀態下進行的配置修改。每當在操作期間，添加或移除了分別總線用戶或直接連接傳感器30或直接連接 致動器30'時(其中對于移除，在短時間內中斷現場總線20，因此使隨后用戶變成非初始化狀態)，初始化單元可以借助于非初始化信號識別新初始化的必要性。非初始化信號的每個下降沿通過重新初始化來處理，以便正確對等初始化過程中對現場總線20的干擾。與用于通信的尋址平行，每個總線用戶管理可能受操作符影響的邏輯地址。從而保證，例如，當修改連線的次序時，無需調整上級配置。為了進行初始化，將現場總線20配置成除了在總線的正常操作期間使用的導線之外，還將兩條進一步的導線用于初始化過程是有利的。如本文所述的控制柜監視設備提供了在以可靠方式起作用和具有用戶友好的安裝的同時，針對不同目的調整控制柜的靈活可能性。
權利要求
1.一種控制柜監視設備，其包含經由現場總線(20)與監視和控制像氣候控制、濕度控制和訪問控制那樣的各種控制柜功能的各種傳感器和/或致動器連接的控制設備， 其特征在于，傳感器和/或致動器的至少一部分是直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')，每一個含有專用總線耦合電路(300 )并通過它與現場總線(20 )耦合；以及 該控制設備包含初始化單元或可以與這樣的單元連接，在啟動之前可以經由初始化單元初始化從而自動尋址直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')，隨后根據各自分配的地址經由控制設備連接直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')以便為操作目的而交換數據。
2.如權利要求I所述的控制柜監視設備，其特征在于，該現場總線被配置成CAN總線。
3.如權利要求I或2所述的控制柜監視設備，其特征在于，該控制設備包含與或可以與現場總線耦合的至少一個中央單元(10)，初始化直接連接傳感器和/或直接連接致動器(30')的配置可以通過該單元實現。
4.如前面權利要求的任何一項所述的控制柜監視設備，其特征在于，可以組合直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')以形成控制設備可操作的不同功能塊(50)。
5.如前面權利要求的任何一項所述的控制柜監視設備，其特征在于，該現場總線是能夠多主控的。
6.如前面權利要求的任何一項所述的控制柜監視設備，其特征在于，每個所述直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')以及初始化單元都配有啟用級；在初始化開始時，僅僅在初始化單元中接通啟用信號，在與現場總線耦合的所述直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')的第一個的輸入側上可以識別該信號，而與現場總線耦合的隨后直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')因所述第一直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')的未相連啟用級而不能識別它；在這種狀態下，所述第一直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')的初始化可以借助于其地址的分配以及存儲在其中的其特定特征數據的通知來完成，以及在經由其啟用級初始化和成功應用之后，可以將啟用信號與后續直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')連接，據此相繼完成后續和相應地各自進一步后續直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')的初始化；以及可以將直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')的次序存儲在所述控制設備中。
7.如權利要求3至6的任何一項所述的控制柜監視設備，其特征在于，初始化單元是中央單元的一部分，以及為了初始化，將初始化程序存儲在所述初始化單元中。
8.如前面權利要求的任何一項所述的控制柜監視設備，其特征在于，除了為正常操作配備的兩條操作數據線之外，現場總線還擁有用于初始化的兩條輔助信號線。
9.如權利要求6至8的任何一項所述的控制柜監視設備，其特征在于，每個直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')包含非初始化級和可以接通和斷開的終端電阻。
10.如前面權利要求的任何一項所述的控制柜監視設備，其特征在于，諸如至少一個傳感器連接單元(31)、一個總線耦合單元(35)和/或進一步中央單元那樣的進一步總線用戶與現場總線連接。
11.如權利要求3至10的任何一項所述的控制柜監視設備，其特征在于，該中央單元配有進一步傳感器和/或致動器和/或配有連接進一步傳感器和/或致動器的終端。
12.—種初始化控制柜監視設備的方法，該控制柜監視設備包含與現場總線(20)耦合的傳感器和/或致動器和含有初始化單元的控制設備，其特征在于， 將所述傳感器和/或致動器至少部分直接與現場總線耦合作為直接耦合傳感器(30)和/或直接耦合致動器(30')； 在初始化開始時，只在初始化單元內，使啟用信號和非初始化信號處在電壓條件下，而不連接所述直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')中的啟用信號； 所述直接連接傳感器(30)或直接連接致動器(30')的第一個在其輸入端上識別初始化單元的啟用信號并接通終端電阻； 隨后，在所述初始化單元與所述直接連接傳感器(30)或直接連接致動器(30')之間交換初始化數據，所述初始化單元將地址分配給所述直接連接傳感器(30 )或直接連接致動器(30')，并將存儲在其中的特定特征數據通知初始化單元； 所述初始化單元判定所述第一直接連接傳感器(30)或直接連接致動器(30')是否可以在所述現場總線上開始正常操作，以及如果有必要，讓其登錄； 隨后，當開始正常操作時，所述直接連接傳感器(30 )或直接連接致動器(30')接通其傳感器或致動器系統的電源，并通過啟用信號與后續直接連接傳感器(30)或直接連接致動器(30')連接并啟用非初始化信號，同時通過仍然處在初始電壓電平，尤其地電平上的所述非初始化信號識別至少一個直接連接傳感器(30)或直接連接致動器(30')的存在，以及當檢測到終端電阻的存在時自動斷開；以及 以這種方式分別相繼初始化現場總線上的可選下游后續直接連接傳感器(30)或直接連接致動器(30')，以及隨后完成初始化，其中存儲與現場總線連接的直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30')的識別次序。
全文摘要
本發明涉及一種控制柜監視設備，其包含經由現場總線(20)與監視和控制諸如氣候控制、濕度控制和訪問控制那樣的各種控制柜功能的各種傳感器和/或致動器連接的控制設備。為控制柜的不同應用提供了靈活適應可能性，使得傳感器和/或致動器的至少一部分是直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30′)，每一個含有專用總線耦合電路(300)并通過它與現場總線(20)耦合，以及該控制設備含有初始化單元或可以與這樣的單元連接，在啟動之前可以經由初始化單元初始化從而自動尋址直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30′)，隨后根據各自分配的地址經由控制設備連接直接連接傳感器(30)和/或直接連接致動器(30′)以便為操作目的而交換數據。
文檔編號G05B23/02GK102782595SQ201180011988
公開日2012年11月14日 申請日期2011年2月9日 優先權日2010年3月1日
發明者D.羅森塔爾, M.海恩, U.普林茲 申請人:利塔爾兩合公司