專利名稱：保護或控制技術設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于供電設備的保護或控制技術設備，其中，多個設備內 部的設備模塊為進行數據交換而彼此相連。
背景技術：
數字開關設備控制及保護技術領域的設備優選配備有模塊化硬件平臺，因 此所述設備能夠針對結構和功能等級筒單且成本優化地適應有關需求。這種需 求在于例如通信接口的類型和性能、二進制輸入和輸出的數目、以及設備的功 能密度和性能。保護或控制技術設備的平臺特性目前是在硬件側通過內部設備
總線提供的。關于這點，公知的例如有西門子公司的如下保護設備該設備的 以產品名SIPROTEC進行銷售，并配備有并行地址、數據及控制總線。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于，提供一種保護或控制技術設備，該設備 具有模塊化結構并能夠在需要時簡單且成本低廉地更換設備模塊或者向該設備 中添加附加的設備模塊；盡管如此在保護或控制技術設備內部應該保證極其高 的數據可靠性等級。
根據本發明，該技術問題如下地解決設備內部的設備模塊分別通過以太 網開關與設備內部的以太網環相連并通過該以太網環交換它們的數據。
本發明的保護或控制技術設備的一個顯著優點在于，該設備在設備內部的 模塊連接方面采用公知的以太網技術，這使得可以采用一^L可得到的和成熟的 驅動組件。
本發明的保護或控制技術設備的另 一個顯著優點在于，該設備由于有設備 內部的以太網環而保證了很高的數據可靠性，因為由于環狀結構而存在冗余 即，如果以太網環在一個位置有意或意外地斷開，則仍然保持與該環相連的設 備模塊之間的數據連接，因為該環使繞過斷點位置的數據傳輸得以實現。
如果采用三端口開關作為以太網開關，例如在德國/^開文獻DE 10260806 Al中所描述的那樣，則可以尤其成本低廉并有利地為保護或控制技術設備配備 以太網環。三端口開關優選地由單片式集成組件、尤其是由FPGA或ASIC設 計構成。
針對要在保護或控制技術設備中處理時間關鍵的數據，有利地將以太網環 構造為具有實時能力。例如，以太網環可以按照公知的Profinet標準"i - RTE" 工作。
針對最大數據傳輸速率，有利的是，如果以太網開關按照所謂的"直通交 換(Cut-Through)"方法工作。這種方法在技術文獻中也被稱作"直通交換路 由(Cut^Through-Routing)"。直通交換方法是指這樣一種方法，其中，如果確 定數據不是用于與有關開關相連的設備模塊，則到達以太網開關的數據不經臨 時存儲即被繼續傳遞。
為了使保護或控制技術設備實現一種特別簡單的機械結構，有利地將設備 模塊固定在所謂的帶頂蓋導軌(Hutschiene)上，如同保險盒等公知的那樣；這
種帶頂蓋導軌使得附加的設備模塊能夠通過將帶頂蓋導軌上的設備模塊與所希 望的連接點移動到一起，或者通過使附加的設備模塊安放在帶頂蓋導軌的外邊
緣并使其與以太網環上的其余的設備模塊相連，而以 一種簡單的方式集成到以 太網環內。
以太網開關優選地由FPGA或ASIC器件構成；這種類型的器件使得低的 生產成本得以實現。
對于尤其低的生產成本有利的是，兩個或多個以太網開關集成在同一個單 片式集成器件、例如FPGA或ASIC器件中，并構成給一個完整的集成以太網 環。在這種情況下，數據傳輸如下地以一種簡單的方式實現設備內部的模塊 從外部與單片式集成器件相連；這樣就在單片式集成器件內實現了基于環的數 據傳輸。
此外，集成電子器件、尤其是FPGA或ASIC器件被作為獨立的發明，其 中，(例如為了在保護或控制技術設備中的實現)完整的數據傳輸環這樣地集成
并且數據可以從所述至少兩個環元件開關中的一個傳輸到所述至少兩個環元件 開關中的另一個。在所述器件中，優選地一個完整的以太網環集成有多個以太
網開關；這些開關優選地全部都可以從外部電氣地訪問并控制，并且使得彼此 間數據傳輸得以實現。
此外，帶頂蓋導軌被視為獨立的發明，在該帶頂蓋導軌中這樣地集成以太 網適用的環導線，使得安放在帶頂蓋導軌上的以太網開關可以利用以太網適用 的環導線構成以太網環。對于帶有這種帶頂蓋導軌的以太網環的一種簡單的機 械構造，有利的是，與以太網環相連的以太網開關具有設在側面的網絡端子， 該網絡端子當以太網開關在帶頂蓋導軌上被移動到一起時在它們之間建立數據 連接。
以下結合實施例更詳細地解釋本發明。在附圖中
圖1示出了帶有集成開關以太網環的保護或控制技術設備的實施例，
圖2示出了圖1所示設備的機械構造的實施例，
圖3示出了適用于圖l所示設備的器件的實施例，其中，單片式地集成了 完整的以太網環。
具體實施例方式
由圖1可見保護或控制技術設備10 (以下簡稱為保護設備10),該設備配 備有主CPU20以及其它的設備內部的設備模塊，即，二進制輸入模塊30、通 信模塊40、測量值模塊50以及指令模塊60。
主CPU 20以及四個設備內部的設備模塊通過具有實時能力的開關以太網 環70彼此相連。主CPU 20以及四個設備內部的設備模塊30、 40、 50、 60與 以太網環70的連接分別通過以太網開關80實現。如圖l所示，每個以太網開 關80分別由一個三端口開關構成。三端口開關的內部構造可以例如與文獻DE 10260806 Al中所公開的相對應。
三端口開關80 (如其名稱所表示的那樣)分別具有三個端子。所述端子中 的兩個以參考標記A80表示，用于實現以太網環的環結構。第三個端子S80使 得設備內部的設備^^塊或主CPU20與以太網環70相連；第三個端子S80可以 例如構成按照Mil標準的接口 。
如圖1所示，以太網環70的工作方式對應于通常的以太網標準，因此可以相應地引用相關的4支術文獻。以太網環70例如以一個吉比特/秒的數據率、 并尤其優選是按照Profinet標準i - RTE工作。
為了實現高的數據傳輸率，三端口開關80分別被設計為按照所謂的直通 交換方法工作。這意味著，如果確定數據不是用于與有關特定開關相連的設備 模塊，那么通過以太網環傳輸的數據不經臨時存儲即直接傳遞；這種不經臨時 存儲的直接傳遞要求對所輸入的數據迅速進行處理，因為三端口開關必須實時 檢驗，輸入數據中的哪些對于特定的設備內部的設備模塊是有關的而哪些則是 無關的。
圖2中示出了圖1所示保護設備10的機械構造的實施例。圖中示出了帶 頂蓋導軌100、在該帶頂蓋導軌上插有設備模塊30、 40、 50、 60以及主CPU 20。 在每個設備模塊以及主CPU 20上設有分別位于側面的兩個網絡端子L110和 RllO。在圖2中左側的網絡端子以參考標記L110標識，而右側的網絡端子則 以參考標記R110標識。
在將設備模塊插到帶頂蓋導軌100上之后，這些設備模塊沿帶頂蓋導軌100 的縱向Z這樣地插接到一起，使得網絡端子L110/R110 (光學地或電氣地)相 互接觸并且閉合圖1所示的以太網環70。具體而言，例如二進制輸入模塊30 的右網絡端子R110與通信模塊40的左網絡端子L110插接到一起。所有設備 模塊30至60在帶頂蓋導軌100上的插接都以相應的方式實現。主CPU 20可 以以相應的方式插在帶頂蓋導軌100上并與設備內部的模塊30至60相連。
閉合以太網環70的環導線(圖1中以參考標記200標識)可以例如集成 在帶頂蓋導軌200內。這示意地通過虛線在圖2中以參考標記200表示。
如圖2中所示，設備內部的設備模塊分別通過印刷電路板210構成，在印 刷電路板上有一個或多個電子組件220、例如微處理器等。
在圖3中示出了集成電子器件300的實施例，所述器件例如是FPGA或 ASIC器件。在器件300中，以太網環70單片式地集成。而且，連接在以太網 環70上的以太網開關80 (例如三端口開關)也單片式地集成在器件300中。
器件300向外提供有多個端子A300，它們由以太網開關80的數據端子S80 構成。在所述端子A300上可以分別連接一個設備模塊，以便建立與單片式集 成以太網環70的連接。器件300因此允許多個設備模塊與器件300的空間星形 連接，其中，所連接的設備^^塊通過集成的以太網環70以一種"環形，，相互
電氣地數據連接。
圖3所示單片式集成器件300可以例如用于圖1所示保護或控制技術設備 10。在這種環境下，主CPU 20以及設備內部的設備模塊30至60分別與器件 300的端子A300中的一個相連。
另外，在器件300中也可以例如集成微處理器或CPU400,如在圖3中示 例性地示出的那樣。CPU400可以例如構成圖1所示的主CPU20。
權利要求
1.一種用于供電設備的保護或控制技術設備(10)，其中，多個設備內部的設備模塊(30、40、50、60)為進行數據交換而彼此相連，其特征在于，所述設備內部的設備模塊(30、40、50、60)分別通過以太網開關(80)與設備內部的以太網環(70)相連并且通過該以太網環交換它們的數據。
2. 根據權利要求1所迷的保護或控制技術設備，其特;^雖于，至少一個所述以太 網開關、伊O選所有的以太網開關由三端口開關(80)構成。
3. 根據權利要求1或2所述的保護或控制技術設備，其特4正在于，所迷以太網環 (70)具有實時能力。
4. 根據權利要求3所述的保護或控制技術設備，其特^iL^于，所述以太網環(70) 按照Profinet標準i-RTE工作。
5. 根據權利要求1至4中任一項所迷的保護或控制技術設備，其特征在于，所述 以太網開關(80)按照直通交換方法工作。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的保護或控制技術設備，其特征在于，所述 設備模塊固定在帶頂蓋導軌(100)上。
7. 沖艮據權利要求1至6中任一項所述的保護或控制技術設備，其特征在于，所述 以太網開關中的至少一個由單片式集成器件、尤其是FPGA或ASIC器件構成。
8. 根據權利要求7所述的保護或控制技術設備，其特征在于，兩個或多個所述以 太網開關(80)集成在同一個單片式集成器件(300)中，并且構成一個集成的以太網 環(70)、至少是這種環的一部分。
9. 一種集成電子器件(300)，尤其是FPGA或ASIC器件，其中，這樣地集成帶 有多個環元件開關(80)的完整的數據傳輸環(70),使得至少兩個所述環元件開關可 以從外部電氣地訪問和控制，并且數據可以A^斤述至少兩個環元件開關中的一個傳輸 至所述至少兩個環元件開關中的另 一個。
10. 根據權利要求9所述的集成電子器件，其特征在于，所述數據傳輸環是以太 網環(70)，并且所述環元件開關分別由以太網開關(80)構成。
11. 根據權利要求10所述的集成電子器件，其特4正在于，所有以太網開關(80) 都可以/"卜部訪問和控制，并且數據可以通過每個所述以太網開關通過所述以太網環(70)傳輸至每個其它的所述以太網開關。
全文摘要
本發明涉及特別一種用于供電設備的保護或控制技術設備(10)，其中，多個設備內部的設備模塊(30，40，50，60)為進行數據交換而彼此相連。根據本發明，設備內部的設備模塊(30，40，50，60)分別通過以太網開關(80)與設備內部的以太網環(70)相連并且通過該以太網環交換它們的數據。
文檔編號H04L12/56GK101356780SQ200680050756
公開日2009年1月28日 申請日期2006年3月29日 優先權日2006年1月12日
發明者克萊門斯·霍戈, 戈茨·諾伊曼, 格哈特·蘭 申請人:西門子公司