專利名稱：通過開放式現場總線控制總線聯網的設備的系統和方法
技術領域：
本發明涉及借助網關通過開放式現場總線控制總線聯網的設備的系 統和方法。
所述主題尤其包括數據技術的聯網、設備的用戶配置以及設備的電能 供給。典型的設備為工業開關設備，如接觸器、電動機啟動器、功率開關 和測量傳感器以及類似的設備。
以上所述的工業開關設備及其他在電設備中通常通過控制系統、例如
通過可編程控制器(SPS)開關或者監視。開關設備通常通過控制布線線路 連接到控制單元(例如SPS)上。所述控制布線線路通常由可以接通和關
斷開關設備、在此優選是接觸器以及同時為開關所述開關設備提供所需的 能量的線路組成，并且所述控制布線線路涉及為了進行監視將信號從開關 設備反饋到控制單元的線路。用于監視開關設備、在此尤其是監視電動機 啟動器的信號例如是接觸器開關位置的狀態(開/關)或者電動機保護開關 的狀態(閉合/脫扣)。
在構造電設備(例如開關柜)時，通常由專業人員手動地實施電開關 設備與控制系統的布線和連接。這個工作往往是構造開關柜的非常費時的 一部分。此外，通過很多相同種類的控制線路進行布線容易發生錯誤，因 為這些控制線路例如可能在敷設中在線纜管道中被交換并且隨后被連接到 錯誤設備的接線端子上。此外控制線路必須被敷設到各個開關設備上，以 便在那里電連接這些開關設備。
為此還需要以下形式的其他耗費，即為了敷設線路根據尺寸截斷電纜 管道，以及必須將這些電纜管道裝配到裝配平臺上，隨后可以在這些電纜 管道中敷設各個控制線路。
背景技術：
總線和系統的其他組件之間的裝置的連接在現有技術中同樣是已知的。例如，在EP 0 779 640 A2中公開了，設置了用于電開關設備的驅動裝 置的、具有總線功能的放大器組件。電磁放大器裝置或者電子放大器裝置 通過接口電路與總線端子連接，并且一方面與供電端子連接而另一方面與 驅動端子連接。接口電路被設計成雙向的或者單向的。此外，設置有用于 放大器組件和/或開關設備的調節參數的、由總線接收的信號的開關裝置以 及用于檢測關于放大器組件和/或開關設備的狀態的、向總線傳輸的信號的 開關設備。
關于到總線的連接，EP0637 784A1公開了一種模塊，所述模塊設置 有一個總線連接裝置，所述總線連接裝置一方面與接觸系統連接以便電地 和機械地連接在總線上，另一方面與分析處理電子裝置連接以便編程地處 理測量信號或者狀態信息以及輸出關斷命令，其中通過總線傳輸測量信號 或狀態信息。所述模塊在處理測量數據的情況下自己形成關斷命令并且將 所述關斷命令輸出到用于保護開關的脫扣系統上。
DE 101 47 442 Al公開了一種用于監視具有至少三個用戶的總線系統 的方法和裝置以及控制單元，其中， 一個用戶被構造為上級用戶并且發起 總線系統上的每次數據傳輸。第二用戶被構造為可關閉的機動車內部空間 的關閉設備的元件并且第三用戶被構造在可關閉的機動車內部空間的外 部。第一用戶如此監視數據傳輸，使得在機動車和/或總線系統的至少一個 運行狀態中在總線系統上每次不是由第一用戶發起數據傳輸的情況下第一 用戶采取措施，以便阻止數據的傳輸。作為總線系統，使用LIN總線系統。
DE 101 47 446 Al也公開了一種用于監視具有至少兩個用戶的總線系 統的方法和裝置，其中，至少一個用戶被構造為已授權的用戶并且監視總 線系統上的數據傳輸，其中，在總線系統上的每次數據傳輸時傳輸一個標 識，并且所述標識可以單義地對應于一個用戶。如果數據傳輸不是由已授 權的用戶發起，則阻止待傳輸的數據的執行。在此同樣使用LIN總線系統。
DE 197 56 918 Al公開了一種通信控制裝置，其中主站向多個從站傳 輸堆棧傳輸幀，并且從站向主站傳輸各自的應答幀。
DE 689 20 028 T2公開了一種用于通信系統中的循環預留多址訪問的 方法和裝置，其中設置了對通信網絡中的傳輸介質的訪問，所述通信網絡 具有折疊總線配置或者雙總線配置的單向總線結構以及多個站，這些站連
9接在總線之間。網絡包括兩個單向的、方向相反的傳輸總線和多個站，這 些站中的每一個與兩個總線連接。此外，設置了一個頭端，所述頭端以有 規律的間隔在總線上產生時隙，其中每個站在一個時隙上請求訪問。
DE34 24 886 Al也公開了一種用于傳輸數據的方法和裝置，其中數據 在時分復用中以數字形式在總線系統中傳輸。總線系統由中央的控制單元、 多個平等的位于控制單元下級的用戶站以及至少一個連接所有用戶的數據 總線線路組成。
發明內容
本發明的任務在于如此簡化用于借助網關通過開放式現場總線控制總 線聯網的設備的系統以及方法，從而不再需要高耗費的布線并且使用者能 夠以低的操作成本檢驗、配置和在出現錯誤信息時重新啟動系統。
對于根據權利要求1的前序部分的系統，如此解決所述任務在系統 內設置唯一的、可插接的連接線路，用于連接總線用戶和網關以及用于傳 輸控制和/或狀態數據以及能量。對于根據權利要求31的前序部分的方法， 如此解決所述任務網關在初始額定配置中不期待任何總線用戶并且為了 接受至少一個總線用戶和產生具有所述至少一個總線用戶的新的額定配置 而在網關中啟動一個配置模式。對于根據權利要求35的前序部分的開關設 備，如此解決所述任務開關設備具有至少一個用于詢問作為總線用戶的、 在前的開關設備和/或網關(20)的控制輸入端以及用于選擇作為其他總線 用戶的、后繼的開關設備的控制輸出端。本發明的進一步構型在從屬權利 要求中定義。
因此，本發明涉及一種系統，借助所述系統，作為總線用戶的執行機 構，優選是工業開關設備、例如功率開關或者電動機保護開關-接觸器組合
通過應用總線系統、在此優選是通過LIN總線數據技術地聯網，其目的是
控制和監視所連接的工業開關設備。所述系統具有至少一個網關，其連接 在開放式現場總線和執行機構之間。唯一的、可插接的連接線路連接各個 總線用戶或執行機構和網關。所述連接線路用于傳輸數據、即控制和/或狀 態數據以及用于傳輸能量以向總線用戶和系統中可能存在的其他元件供 電。有利地，網關被設置在開放式現場總線和連接線路之間并且具有用于
10與現場總線連接、用于與電網電壓和連接線路連接的連接裝置。可以通過 所述網關執行大量功能，以下對這些功能進行詳細說明。
根據本發明的系統和方法的特別優點是，由可插接的并且可容易裝配 的線路連接系統取代了到工業開關設備的控制布線。取消了控制布線的高 耗費以及易發生錯誤的安裝，并且節省了線路敷設所必需的電纜管道的使 用以及管道的裝配。
這種布線涉及控制線路——在此優選是用于接觸器的控制線路、用于 接通和關斷接觸器的線路以及狀態線路，在此這些狀態線路例如被設置用 于詢問接觸器的開關位置或者電動機保護開關的狀態(閉合、脫扣)。
執行機構或者總線用戶當然可以是可以交換很多信息和數據的復雜設 備。這種設備例如可以是工業開關設備、如功率開關，電子的電動機保護 繼電器或者逆變器。
用于借助網關通過開放式現場總線控制總線聯網的設備的系統可以單 獨地或者彼此組合地具有以下特征。在此，特別是設置有用于監視網關的 總線控制器。網關自身具有優選至少一個到開放式現場總線的接口、至少 一個到應用總線的接口以及至少一個數據輸出端，其中所述至少一個到應 用總線的接口用于控制和詢問至少一個位于應用總線上的執行機構或者總 線用戶，所述至少一個數據輸出端用于與至少一個總線用戶的通信。此外 有利的是，網關具有至少一個存儲器，用于非易失地保存可由總線控制器 寫入的總線配置以及用于保存所述應用總線或者一個應用總線的當前總線 配置。
此外有利的是，網關具有至少一個第一供電插座以及至少一個第二供 電插座，所述至少一個第一供電插座用于以主供電電壓供電，所述至少一 個第二供電插座用于以輔助電壓供電，所述輔助電壓可被傳導至總線用戶 上或者被傳導至總線用戶上。此外，網關可以與或者已經與至少一個控制 線路連接，用于響應第一總線用戶。
此外有利的是，網關具有至少一個用于顯示總線用戶以及總線通信的 運行狀態的狀態顯示裝置和/或所述至少一個總線用戶具有至少一個用于 顯示自己的運行狀態的狀態顯示裝置。由此，可以時鐘光學地控制系統的 符合規定的運行。此外，網關有利地具有至少一個用于通過應用總線連接的總線用戶的 總線配置的啟動的操縱單元。在所述配置中，即在配置模式中，通過應用 總線由網關檢驗在應用總線上連接了多少個總線用戶，其中總線用戶被 有利地依次編號。在此，每個網絡用戶可以存儲自己特有的識別數和/或網 關零電壓安全地存儲這些識別數。由此，在關斷的情況下重新接通之后不 出現數據丟失，從而可以在接通之后在不需要任何其他措施的情況下繼續 運行。有利地，在檢測所有總線用戶之后，所述配置可在網關(20)中存 儲為或者在網關(20)中存儲為額定配置，并且控制和/或狀態數據可在網
關和總線用戶之間交換或者在網關和總線用戶之間交換。
在至少一個總線用戶或者執行機構方面有利的是，所述至少一個總線 用戶或者執行機構具有至少一個用于詢問在前的總線用戶和/或網關的控 制輸入端以及具有用于選擇后繼的總線用戶的控制輸出端。此外，所述至 少一個總線用戶或者執行機構可以包括至少一個控制和編程單元，用于實 現總線通信和執行機構應用的功能。
為了電流供給或者供給能量，所述至少一個總線用戶具有用于與電網 電壓連接的裝置。此外，所述至少一個總線用戶具有至少一個用于將數據 流和/或輔助電壓接通到后繼的總線用戶或執行機構上和/或用于將輔助電 壓傳導到執行機構應用上的裝置。
有利地，所述至少一個總線用戶具有至少一個用于進行執行機構操作 的裝置和/或至少一個用于在應用總線上報告執行機構操作和/或執行機構 位置的裝置，從而可以在應用總線上實現執行機構位置和執行機構操作的通信。
此外有利地，所述至少一個總線用戶具有至少一個用于通過網關寫入 識別數的裝置。由此可以檢查已連接在應用總線上的用戶的數量。在此有 利地，按順序依次對總線用戶進行編號。每個單獨的總線用戶零電壓安全 地存儲特有的識別數，即所述特有的識別數在關斷之后重新接通時重新可 供使用并且不會由于關斷而丟失。同樣有利的是，在網關中零電壓安全地 存儲所有的識別數。
應用總線可以是LIN總線，借助所述LIN總線通過協議可處理或者處 理控制和/或狀態數據和應用總線的配置，所述協議尤其是由具有1至8個字節的數據長度的數據幀組成。原則上，具有例如其他數據長度的其他結 構也是可行的。
可能的應用總線配置可固定地寫入到網關中。此外可行的是，已寫入 的應用總線配置可由總線控制器重寫。
關于總線用戶或者執行機構，本發明的出發點在于，至少一個執行機 構可以是電開關設備。在此，執行機構尤其是電動機保護開關-接觸器組合。
有利地，設置有插接模塊，所述插接模塊一方面可以具有執行機構特 性，另一方面具有至少一個用于顯示執行機構位置的、機械的顯示裝置和/ 或至少一個用于自己的運行狀態的顯示裝置。由此，可以通過插接模塊顯 示執行機構位置，所述插接模塊可連接在執行機構上、尤其是開關設備上。 替代為開關設備裝配新的設備，將插接模塊連接到可以具有用于連接所述 連接線路的、相應的插接連接單元的開關設備上就足夠了。
此外，插接模塊具有至少一個用于連接浮置的開關觸點的數字輸入端。 這樣的數字輸入端例如適合于輔助開關，用于詢問電動機保護開關-接觸器 組合中的電動機保護開關位置。
插接模塊可以有利地具有至少一個用于執行機構的電路中斷裝置。這 種電路中斷裝置例如可被用于可逆啟動器的電閉鎖。
在將插接模塊安裝到電動機保護開關-接觸器組合上時，所述插接模塊 可以有利地將輔助電壓接通到接觸器線圈上。這種插接模塊的以上所述的 其他特征同樣可以有利地設置在這種電動機保護開關-接觸器組合中。
系統可被進一步如此構造，使得以總線用戶的順序或者在總線用戶之 間接入電源模塊，所述電源模塊將數據流接通到下一個總線用戶上和/或不 接通輔助電壓。通過接入電源模塊中斷了從總線用戶到總線用戶的"線性 的"能量供給。但位于電源模塊之前的總線用戶與位于電源模塊之后的總 線用戶之間的數據連接和主電壓被接通。借助所接入的電源模塊實現了對 后繼的總線用戶的新的供電。于是，有利地設置了外部的電壓源，所述電 壓源向電源模塊提供輔助電壓，所述輔助電壓被傳輸到隨后的總線用戶上。 此外，電源模塊有利地具有至少一個用于顯示外部輔助電壓的存在的顯示 裝置。由此可以控制輔助電壓在電源模塊以及由此也在至少一個后繼的總 線用戶上的施加。有利地，至少一個總線用戶或執行機構具有用于顯示執行機構位置的 顯示裝置，從而也可以毫無問題地無電流地讀取所述執行機構位置。 可以設置至少一個傳感器，用于檢測總線用戶序列中的物理量。 在借助網關通過開放式現場總線控制尤其是工業電路中的總線聯網的 設備的方法中，配置模式有利地在操縱所述操縱元件之后開始。
為了更詳細地解釋本發明，以下根據附圖描述本發明的實施例。附圖 示出
圖1: 一個示例性系統的三種典型的硬件元件，
圖2:用于描述系統測試的流程圖以及接受應用總線上所連接的設備 的新的配置的流程圖，
圖3A和3B:應用總線系統的框圖，
圖4A至4C:總線用戶的三種配置，以及
圖5:由網關、總線用戶以及電源模塊組成的系統。
具體實施例方式
在附圖中以電動機保護開關-接觸器組合為例示出了用于數據技術聯 網的系統和所屬方法。但本發明的主題并不應被所述示例限制在也可被稱 作電動機啟動器的電動機保護開關-接觸器組合上。
在圖1A中示出了網關20，在圖1C中示出了形式為電動機保護開關-接觸器組合上的插接模塊40的總線用戶，在圖1B中示出了作為示例性系 統的典型硬件元件的電源模塊50，所述電源模塊50也被稱作PM。
網關20具有到上級控制系統、例如到開放式現場總線2 (參見圖3A) ——女卩Profibus DP、 Device Net或者CANopen或其他——的接口，由此網 關20與上級的總線系統數據技術地連接。網關20通過同樣在圖3A中示出 的扁平帶狀線路8控制聯網在應用總線10上的、用作工業開關設備的總線 用戶Nl至Nn。網關20具有第一供電裝置24和第二供電裝置25，所述第 一供電裝置24用于連接用于自己的電子裝置和總線用戶的電子裝置的電壓 供給14，所述第二供電裝置25用于連接總線用戶的電壓供給16。后者是用于總線用戶的執行機構操作的輔助電壓，其中在此例如設置了電動機保
護開關-接觸器組合的電壓或電流供給。總線20具有至少一個發光二極管 28，所述至少一個發光二極管28用于網關和總線通信的運行狀態的狀態顯 示。此外，網關20具有配置按鍵27，所述配置按鍵27用于總線用戶的自 動總線配置的啟動；并且在網關20中具有至少一個存儲模塊，所述至少一 個存儲模塊用于總線配置的非易失性的保存。
圖1C中所示的插接模塊40用于電動機保護開關-接觸器組合，所述插 接模塊40也被稱作SM，其被機械地或電地與接觸器適配或者已機械地或 電地與接觸器適配。插接模塊40具有兩個插塞接觸件49,這兩個插塞接觸 件49用于與接觸器線圈的電連接。所述插接模塊取代控制布線。在此，電 地控制接觸器線圈以及電地詢問接觸器開關位置。此外，可以詢問電浮置 的接觸，如果或者只要所述電浮置的接觸存在。除電功能外，在插接單元 40上設置有開關位置顯示裝置46，所述開關位置顯示裝置機械地——操作 者可視地——顯示開關位置。此外，接觸單元40還具有以下特征 將輔助電壓16 (參見圖3A和3B)接通到接觸器線圈上， 具有用于顯示執行機構位置的、機械的開關位置顯示裝置46， 具有用于自己的運行狀態的顯示裝置48， 具有用于連接浮置的開關觸點的數字輸入端44， 具有用于執行機構的電路中斷裝置45, 這種電路中斷裝置45例如可被用于可逆啟動器的電閉鎖。 通過已述多芯的——在此6芯的——扁平帶狀線路8運行應用總線10 (參見圖3A和3B)。從網關20開始，從總線用戶到總線用戶地通過連接 插頭插接或導引線路8。在每個總線用戶Nx處，插接模塊40中的兩個插 座41、 42被構造用于在總線輸入側以及總線輸出側接入扁平帶狀線路8。 因為用戶的線性布置，最后一個總線用戶Nn在輸出側不具有接入的、作為 連接線路的扁平帶狀線路8;最后一個總線用戶Nn的輸出側(插座42)保 持為"空"。
每個總線用戶具有狀態顯示裝置28、 48、 58，以便優選光學地、作為 LED地顯示設備狀態。每個總線用戶Nx的插接模塊40和電源模塊50具 有兩極接線端子44、 45、 54、 55，以便可以在那里連接浮置的觸點，例如
15用于輔助幵關以詢問電動機保護開關位置。
在圖5中示出了系統的其他細節。在第一總線用戶Nl上示出了電網連 接的三個線路L1、 L2、 L3和負載M，所述第一總線用戶Nl在此被示例性 地構造為電動機保護開關-接觸器組合。此外，在標注為Nl、 N2、 N3至 Nn的總線用戶的上半部分中示出了電動機保護開關，在下半部分中示出了 具有其插座41和42以及用于接觸器的接觸位置的機械顯示裝置48的、插 在接觸器上的插接模塊40。根據圖5的示圖可理解為具有n個用戶的應用 總線10，在所述應用總線10中可以選擇性地加入圖5中所示的電源模塊 50。以下對電源模塊50進行進一步的說明。
在圖2A中示出了用于描述系統測試的流程圖，在圖2B中示出了用于 接受新的額定配置的流程圖。兩個圖的流程圖可彼此過渡。
在圖2A中，在第一步驟中要求電壓應被接通到網關上。在下一步驟 中，網關檢查是否可以在總線上到達一個用戶。如果對這個問題的回答 為"是"，則接下來詢問所述用戶是否被網關期待。如果對這個問題的回
答也為"是"，則所述用戶在另一步驟中被網關配置。隨后，網關通過已配
置的用戶選擇下一個用戶。接下來，由網關重新檢査是夠可以在總線上 到達一個用戶，并且詢問循環由此封閉。如果在開始時或者在這個地方對 所述問題的回答為"否"，則提出其他問題 一個用戶是否被網關期待。如 果對這個問題的回答也為"否"，則出現這樣的情形不存在總線用戶，這 被預先給定為額定配置。即確定網關-總線的配置是正確的并且系統已準備 好運行，因為額定配置和實際配置相同。于是通過LED顯示所述狀態("狀 態LED亮")。
如果當不可以在總線上到達任何用戶時，對一個用戶是否被網關期待 的問題的回答為"是"，或者如果當用戶被確定為可以在總線上到達時，對 所述用戶是否被網關期待的問題的回答為"否"，則出現配置錯誤，即網關 和總線沒有準備好運行。于是，同樣通過顯示LED顯示所述狀態("狀態 LED亮")。作為循環一直運行以下問題 一個用戶是否可以在總線上到達 和所述用戶是否被網關期待，直到檢測到所有被網關期待的并且已被寫入 到配置中的總線用戶。
在結果中存在兩種可能實際配置與額定配置相同以及實際配置與額
16定配置不同。在第一種情況中，系統準備好運行并且通過靜態發光的狀態
LED28"顯示所述狀態。在實際配置與額定配置不同的情形中，狀態LED28" 閃爍，由此促使操作人員操縱配置按鍵27。通過操縱配置按鍵27接受現有 配置作為額定配置，并且系統過渡到最終的檢驗(圖2B)。
在此，每個單獨的用戶被網關詢問并且可能存在的參數被保存在網關 中。繼續檢査是否已超過應用總線上的用戶最大許可數量。如果情況是 這樣，則網關重新過渡到錯誤狀態，因為額定配置與實際配置不同。如果 情況不是這樣，則用戶數據被讀取并且被保存在網關中。網關通過已到達 的用戶選擇下一個用戶并且對于所述下一個用戶同樣檢査是否存在到達 可能性。如果己檢測了所有的用戶，則網關和這些用戶過渡到正常的運行 狀態中，在所述正常運行狀態中，在網關和這些用戶之間交換控制數據或 者狀態數據。所述配置被作為新的額定配置非易失地存儲在網關中。
在圖3A和3B示出總線控制的框圖。圖3A再次給出網關和第一總線 用戶N1，圖3B重新給出加入到第二和第三總線用戶N2、 N3之間的電源 模塊50以及第二總線用戶N2。在供電側繪有用于開放式現場總線2 (插接 連接或者插座23)以及電壓供給(主電壓14或者Ul、輔助電壓16或者 U2)的輸入端。Ul為用于網關中的電子裝置以及用戶的電子裝置的電壓供 應14， U2為用于用戶應用的輔助電壓16。網關的輸出端(插座22)導引 至6芯的扁平帶狀線路8。
電源模塊(PM) 50可被選擇性地在任意位置上接入到總線用戶的線性 順序中(圖3B)。這在圖5中再次示意性地示出。通過接入電壓模塊中斷 了從總線用戶到總線用戶的"線性的"能量供給。數據連接和主電壓14在 位于電源模塊之前的總線用戶N1、 N2、 N3和位于電源模塊之后的總線用 戶Nn之間導通。
借助接入到總線線路連接中的電源模塊50實現了用于總線順序中在后 的總線用戶(組G)的新的供電，為此電源模塊連接到電壓供應16'上，例 如連接到24V直流電壓上。在圖3B中，電壓供應16'被示意性地表示為來 自下方(參照附圖頁)，在圖5中，電壓供給16'被示意性地表示為來自上 方(參照附圖頁)。所述電壓供應例如可以是用于一組網絡用戶的接觸器供 電，其應作用為自己的緊急關斷組。電源模塊具有用于能量供給16'的螺紋連接端子或者插座54、 55。此外，電源模塊——如同其他總線用戶——具有兩個插座51、 52,其中， 一個插座是用于所述連接插接系統的輸入端而另一個插座是用于所述連接插接系統的輸出端。同樣，在電源模塊上設置有狀態顯示裝置58，尤其用于通過LED的光學顯示，所述狀態顯示裝置58顯示用于組G的供給電壓16'是否施加在電源模塊之后的總線用戶上。
借助所提出的系統，不再需要實施聯網的工業開關設備的傳統控制布線。尤其是對于電動機保護開關-接觸器組合，借助一個唯一的、可插接的連接線路進行聯網。連接線路8 —方面傳輸控制數據或者狀態數據而另一方面傳輸開關設備所需的能量。此外，通過使用以上所述的電源模塊可以形成總線用戶組，由此可以實現一個這樣的組的分別的能量供給和能量監視。分組例如可被用于建立確定的區段或者確定的回路，其中開關設備形成分別的緊急關斷，其中開關設備可被監視、接通或者關斷。如以上所述，電源模塊可被選擇性地使用。
根據圖4A至4C說明系統的功能和工作原理。在附圖中，具有參考標號28"和48"的白色圓圈表示發光的LED，具有參考標號28和48的黑色圓圈表示不發光的LED，具有參考標號28鄰48'、具有光環的圓圈表示閃爍的LED。
對于連接到開放式現場總線2的系統上，網關20是中央元件。由網關向總線用戶Nl至Nx供給能量，控制和監視總線用戶Nl至Nx，以及向上級現場總線2傳輸所有已連接的總線用戶的控制和狀態數據。網關首先為了自己的電子裝置與電壓供應14連接，其次與向總線用戶供電的電壓供應16連接。通過電壓供給的所述構造，可以與總線功能(例如緊急關斷系統)無關地斷開用于總線用戶的輔助電壓16 (例如接觸器線圈上的電壓)。
通過在此設置的6芯扁平帶狀線路8的插接連接系統可以按順序連接總線用戶，例如具有插接模塊的電動機保護開關-接觸器組合。如果首次將主電壓14接通到所建立的系統上，則網關20檢查應用總線系統上己連接的總線用戶Nl至Nx，如以上已經針對圖2A和2B所說明的那樣。在初始情形中，無總線用戶的布置被設置為額定配置。在連接各個總線用戶之后更新所述布置，如以上所述。
在圖4A中，n個總線用戶在初始額定配置情況下，即在無網絡用戶的情況下布線。在此，首先由于額定配置，網關20不期待任何用戶。于是網關由于配置錯誤過渡到錯誤狀態中，這在網關20上通過閃爍的LED28'(圖4A中所示的網關20的右上角)光學地顯示。通過連接線路8直接連接在網關上的第一總線用戶Nl上的控制LED同樣閃爍(LED48'),因為所述第一總線用戶Nl沒有被網關所期待。其他總線用戶N2至Nx的所有其他的狀態或控制LED48不發光，即是關斷的。
根據圖4B，為了接受所連接的總線用戶作為額定配置，在網關20上按下配置按鍵27。現在，通過應用總線10由網關按順序檢査在應用總線IO上已連接多少個總線用戶(Nl至Nx)。在此，按順序對總線用戶進行編號。每個單獨的總線用戶零電壓安全地保存特有的識別數，即特有的識別數在關斷之后重新接通時仍然可供使用并且不因為關斷而丟失。在網關中，同樣零電壓安全地保存所有的識別數。在這個過程之后，所有已連接的總線用戶都被配置。網關上的LED28"和總線用戶上的LED48"全部靜態接通和發光。
圖4B對應這樣的情況，其中，系統已被網關關于主電壓14電斷開并且被重新接通。在接通之后，網關按順序檢查所有已連接的總線用戶并且將這些總線用戶逐步地與內部存儲的額定配置比較。在所述情形中，額定配置與所連接的用戶配置(實際配置)——因為未改變——相一致。因此，系統保持為已準備好運行。
現在，可以通過上級的開放式現場總線2的總線控制器控制和監視各個總線用戶。如果所連接的設備的結構例如由于擴展或者減少設備而發生改變，則這根據異常的額定-實際配置被網關識別并且通過狀態LED 28顯
不o
圖4C示出一個具有網關20和n個總線用戶Nl至Nn的現有配置的例子，這些總線用戶在配置之后己準備好運行。如果所述結構通過一個或者多個總線用戶(Nin)補充，則在接通后得到下圖。網關狀態LED28'閃爍，因為到目前為止的額定配置(n個總線用戶)與實際配置(n+l個總線用戶)不同。此夕卜，第一被加入的總線用戶Nin的LED48'也閃爍(在多個被加入的總線用戶情況下也是如此)，因為網關未期待所述第一被加入的總線用戶或者所述多個被加入的總線用戶。使用者可以非常簡單地根據閃爍的LED識別到實際配置的異常在哪里。通過簡單地按下配置按鍵27，由網關自動地執行新的配置。在自動的總線配置過程之后，現在對于n+x個總線用戶的情形與圖4B中所示的對于n個總線用戶的情形相同。
圖5示出使用至少一個電源模塊來形成總線用戶的組G。位于電源模塊后面的總線用戶、在此為電動機保護開關-接觸器組合上的接插模塊通過電源模塊與用于用戶應用的輔助電壓供應16斷開，并且電源模塊為位于電源模塊后面的總線用戶進行新的供電。應用總線IO被數據技術地以及關于總線用戶的電子裝置的主電壓供給14地在電源模塊中1:1地接通。在切斷饋入到電源模塊中的輔助電壓16'的情況下，電源模塊后面的總線用戶、例如接觸器是無電壓的。但總線用戶的電子裝置繼續保持供電并且因此可以繼續向網關傳輸當前的執行機構狀態、例如電動機啟動器的接觸狀態。
由此，電源模塊的使用有利地實現了可以形成電動機保護開關-接觸器組合的獨立的組，例如一個緊急關斷電路，所述緊急關斷電路可被單獨地關斷。可在連接插接系統中的任意位置上應用電源模塊。也可以在連接插接系統中嵌入多個電源模塊，從而形成總線用戶的多個獨立的組。
以上所述的系統特征和系統元件可被單獨設置也可被彼此組合地設置。除所描述的實施方案外還可以具有無數其他的實施方案，其中在系統內設置唯一的連接線路，用于連接總線用戶和用于傳輸控制和/或狀態數據以及能量。
附圖標號表
2 開M現場總線
8 連接線路(例如6芯扁平帶狀線路)
10 應用總線(LIN總線)
Nl至Nn-x 總線用戶(執行機構、電動機啟動器、功率開關)14、14,主電壓(24VDC)
16、16,輔助電壓(24VDC)
20網關
22網關的插座
23開放式現場總線的插座
24供電主電壓(螺紋連接端子)
25供電輔助電壓(螺,接端子)
27配置按鍵
28狀態LED
40SM插接模塊
41、42用于扁平帶狀線路上的插頭的插座
44、45用于電壓供給的插座
46機械的顯^S
48控制LED
49電動機啟動器膚況下用于安置在接觸器上的弓腳
50PM電源模塊
51、52用于扁平帶狀線路上的插頭的插座
54、55用于電壓供給的插座
58控制LED
Ll、L2、 L3電網電樂卜的負載(電動機)
M電網電樂卜,的負載(電機)
2權利要求
1.用于借助一網關通過一開放式現場總線(2)控制作為總線用戶(N1至Nx)的、總線聯網的設備的系統，其特征在于，在所述系統內設置有一唯一的、可插接的連接線路(8)，用于連接總線用戶(N1至Nx)和網關(20)以及用于傳輸控制和/或狀態數據和能量。
2. 根據權利要求1所述系統，其特征在于，所述網關(20)被設置在所述開放式現場總線(2)和所述連接線路(8)之間并且具有用于連接所述現場總線(2)、用于連接電網電壓和所述連接線路(8)的連接裝置。
3. 根據以上權利要求中任一項或根據權利要求1的前序部分所述的系統，其特征在于，所述網關具有至少一個到所述開放式現場總線(2)的接口 (22)、至少一個到一應用總線(10)的接口以及至少一個數據輸出端，所述至少一個到一應用總線的接口用于控制和詢問至少一個位于所述應用總線(10)上的執行機構或總線用戶(Nl至Nx)，所述至少一個數據輸出端用于與至少一個總線用戶(Nl至Nx)的通信。
4. 根據權利要求l、 2或3所述的系統，其特征在于，設置有一總線控制器，用于監視所述網關。
5. 根據權利要求3或4所述的系統，其特征在于，所述網關具有至少一個存儲器，用于非易失地保存一可由總線控制器寫入的總線配置以及用于保存所述應用總線(10)或一應用總線(10)的存在的總線配置。
6. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，所述網關包括至少一個第一供電插座(24)以及至少一個第二供電插座(25)，所述第一供電插座用于以主供電電壓(14)供電，所述第二供電插座用于以一輔助電壓(16)供電，所述輔助電壓可被導通或被導通至所述總線用戶(Nl至Nx)。
7. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，所述網關可與或已與至少一個控制線路(Control)連接，用于響應第一總線用戶(Nl)。
8. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，所述網關具有至少一個用于顯示總線用戶(Nl至Nx)和總線通信的運行狀態的狀態顯示裝置(28)和/或所述至少一個總線用戶(Nl至Nx)具有至少一個用于顯示自已的運行狀態的顯示裝置。
9. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，所述網關具有至少一個操縱元件(27)，用于通過所述應用總線連接的總線用戶(Nl至Nx)的啟動的一總線配置。
10. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，所述至少—個總線用戶(Nl至Nx)作為執行機構具有至少一個控制輸入端和一控制輸出端，所述至少一個控制輸入端用于詢問一在前的總線用戶和/或所述網關(20)，所述控制輸出端用于選擇一后繼的總線用戶。
11. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，所述至少一個總線用戶(Nl至Nx)包括至少一個控制和編程單元，用于實現總線通信和執行機構應用的功能。
12. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，所述至少一個總線用戶(Nl至Nx)具有一用于連接到電網電壓(Ll， L2，L3)上的裝置。
13. 根據權利要求6至12中任一項所述的系統，其特征在于，所述至少一個總線用戶(Nl至Nx)具有至少一個裝置，用于將數據流和/或所述輔助電壓(16)接通到一后繼的總線用戶或執行機構上和/或用于將所述輔助電壓(16)接通到一執行機構應用上。
14. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，所述至少一個總線用戶(Nl至Nx)具有至少一個用于實施執行機構操縱的裝置和/或至少一個用于在所述應用總線(10)上告知執行機構操縱和/或執行機構位置的裝置。
15. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，所述至少一個總線用戶(Nl至Nx)具有至少一個用于通過所述網關(20)寫入一識別數的裝置。
16. 根據權利要求3至15中任一項所述的系統，其特征在于，所述應用總線是一 LIN總線(10)，借助所述LIN總線所述控制和/或狀態數據并且所述應用總線的配置的處理完成可通過一協議被處理或者通過一協議被處理，所述協議尤其是由具有1至8個字節的數據長度的LIN數據幀組成。
17. 根據權利要求3至16中任一項所述的系統，其特征在于， 一應用總線配置被固定地寫入在所述網關(20)中。
18. 根據權利要求17所述系統，其特征在于， 一被寫入的應用總線配置可由所述總線控制器重寫。
19. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，所述至少一個總線用戶或執行機構(Nl至Nx)是一電幵關設備。
20. 根據權利要求1至18中任一項所述的系統，其特征在于，所述至少一個總線用戶或執行機構(Nl至Nx)是一電動機保護開關-接 觸器-組合。
21. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，設置有一 插接模塊(40)，所述插接模塊具有至少一個用于顯示執行機構位置 的機械的顯示裝置(46)和/或至少一個用于自己的運行狀態的顯示 裝置(48)。
22. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，設置有一 插接模塊(40)，所述插接模塊具有至少一個用于連接一浮置的開關 觸點的數字輸入端(44)。
23. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，設置有一 插接模塊(40)，所述插接模塊具有至少一個用于所述執行機構的電 路中斷裝置(45)。
24. 根據以上權利要求21至23中任一項所述的系統，其特征在于， 所述插接模塊(49)被設置在一電動機保護開關-接觸器-組合上。
25. 根據權利要求24所述的系統，其特征在于，所述插接模塊(40) 將所述輔助電壓(16)接通到接觸器線圈上。
26. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，在所述總 線用戶(Nl至Nx)之間接入一電源模塊(50)，所述電源模塊將數 據流傳輸到下一個總線用戶和/或不傳輸所述輔助電壓(16)。
27. 根據權利要求26所述系統，其特征在于，設置有一外部的電壓 源，所述外部的電壓源向所述電源模塊(50)輸送一輔助電壓(16')， 所述輔助電壓被傳輸到所述后繼的總線用戶上。
28. 根據權利要求27所述系統，其特征在于，所述電源模塊(50) 具有至少一個用于顯示所述外部的輔助電壓(16，)的存在的顯示裝 置〈58)。
29. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，至少一個 總線用戶或執行機構(Nl至Nx)包括一用于顯示執行機構位置的、 機械的顯示裝置(46)。
30. 根據以上權利要求中任一項所述的系統，其特征在于，在所述系 統中設置有至少一個傳感器，用于以所述總線用戶(Nl至Nx)的順 序檢測物理量。
31. 借助一網關通過一開放式現場總線借助根據以上權利要求中任 一項所述的系統控制電路中總線聯網的設備的方法，其特征在于，所 述網關在一初始額定配置中不期待任何總線用戶(Nl至Nx)，并且 為了接受至少一個總線用戶(Nl至Nx)以及產生一具有所述至少一 個總線用戶(Nl至Nx)的、新的額定配置在所述網關中啟動一配置 模式。
32. 根據權利要求31所述方法，其特征在于，在所述配置模式中， 通過一應用總線(10)由所述網關檢驗多少總線用戶(Nl至Nx) 連接在所述應用總線(10)上，其中這些總線用戶(Nl至Nx)被依 次編號。
33. 根據權利要求32所述方法，其特征在于，每個總線用戶(Nl至 Nx)零電壓安全地保存它特有的識別數和/或所述網關(20)零電壓 安全地保存這些識別數。
34. 根據權利要求31至33中任一項所述的方法，其特征在于，在檢 測所有總線用戶(Nl至Nx)之后，可將或將所述配置作為額定配置非易失地保存在所述網關(20)中，并且可在或在所述網關(20)和 所述總線用戶(Nl至Nx)之間交換控制和/或狀態數據。
35. 開關設備，可由根據權利要求1至30中任一項所述的系統控制， 其特征在于，所述開關設備具有至少一個控制輸入端和至少一個控制 輸出端，所述至少一個控制輸入端用于詢問一作為總線用戶的、在前 的開關設備和/或一網關，所述至少一個控制輸出端用于選擇一作為 其他總線用戶的、后繼的開關設備。
36. 根據權利要求35所述開關設備，其特征在于，所述開關設備包 括至少一個控制和編程單元，用于實現總線通信和開關設備應用的功
37.根據權利要求35或36所述開關設備，其特征在于，所述開關設 備具有至少一個用于通過所述網關(20)寫入一識別數的裝置。
全文摘要
在用于借助網關通過開放式現場總線控制總線聯網的系統及方法中，如此進行簡化，使得省去高成本的布線并且操作人員可以以低的操作成本檢驗、配置以及在出現錯誤信息時重新啟動系統。為此，在這種系統中，在系統內設置了唯一的、可插接的連接線路(8)，用于連接總線用戶(N1至Nx)和網關(20)以及用于傳輸控制和/或狀態數據和能量。在用于借助網關通過開放式現場總線控制總線聯網的設備的方法中，為了解決問題，網關在初始額定配置中不期望任何總線用戶(N1至Nx)并且為了接受至少一個總線用戶(N1至Nx)以及產生具有所述至少一個總線用戶(N1至Nx)的新的配置而在網關中啟動一個配置模式。
文檔編號H04L12/40GK101690019SQ200780053681
公開日2010年3月31日 申請日期2007年7月6日 優先權日2007年7月6日
發明者G·賴特 申請人:默勒有限公司