DE10126339A1

DE10126339A1 - Verfahren und Vorrichtung für den Betrieb eines Bus-Systems zur Verwendung in der Gebäudeautomation

Info

Publication number: DE10126339A1
Application number: DE2001126339
Authority: DE
Inventors: Andreas Kinne; Stefan Tautz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2003-03-20

Abstract

Vorgesehen ist ein Verfahren für den Betrieb eines Bus-Systems für den Einsatz in der Gebäudeautomation, welches sich dadurch auszeichnet, dass verschiedene Daten auf der Busleitung in Zeitschlitze aufgeteilt werden, so dass Daten quasi parallel übertragen werden können.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für den Betrieb eines Bus-Systems zur Verwendung in der Gebäudeautomation, wie durch den Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1 beschrieben.
Bekannt sind verschiedene Bus-Systeme für den Einsatz in der Gebäudeautomation, wie z. B. Bus-Systeme mit symmetrischem Betrieb über eine Busleitung zur Übertragung von Daten mit einer Betriebsübertragungsrate. Ein symmetrischer Betrieb liegt beispielsweise dem EIB-Bus der European Installation Bus Association, EIBA, zugrunde. Der EIB-Bus arbeitet mit einer Zweidrahtleitung, von denen keine mit Masse verbunden ist. Die Busteilnehmer bzw. Busgeräte sind bei dem EIB-Bus derart angeschaltet, dass die Symmetrie in jedem Falle erhalten bleibt. Dies erreicht man dadurch, dass man ausgehend von einer Versorgungsspannung, die den Ruhepegel auf den beiden Leitern darstellt, eine Signalspannung auf dem einen Leiter addiert und auf dem anderen Leiter subtrahiert, wobei das Differenzsignal zwischen den beiden Leitern das Nutzsignal bildet. Elektromagnetische Störeinflüsse auf der Leitung beeinflussen das Differenzsignal kaum. Das symmetrische Bussignal führt darüber hinaus auch zu einer entsprechend geringen Funkabstrahlung.
Bei einer Power-Line-Übertragung wird das Stromnetz als Übertragungsmedium genutzt. Durch die Installation und die in der Regel einseitige Massenfestlegung können sich allerdings unbekannte Störgrößen ergeben.
Herkömmliche Bus-Systeme arbeiten mit pegelbewerteten Systemen, bei denen die Informationen in der Amplitude des Signales kodiert sind. Bei derartigen Systemen sind normalerweise besondere Maßnahmen gegen Störungen von außen und gegen Dämpfungseinflüsse erforderlich.
Alle diese Bus-Systeme sind bezüglich ihrer Kapazität beschränkt, was sie hinsichtlich zu erwartender Datenübertragungsraten, wie z. B. Multimediadaten, etc., wenig geeignet für zukünftige Anforderungen erscheinen lässt.
Man hat versucht, dieses Problem dadurch zu lösen, dass auf einem bestehenden Bus-System Daten mit höherer Übertragungsrate bzw. Datenrate übertragen werden, z. B. indem die verschiedenen Teilnehmergeräte, die gleichzeitig miteinander kommunizieren, unterschiedliche Frequenzbereiche des Spektrums belegen. Hierzu werden die Teilnehmergeräte, an denen eine schnelle Datenübertragungsrate ermöglicht werden soll, mit einer entsprechend schnellen Busschnittstelle versehen. Trotz der unbeschreibbaren Vorteile dieser Lösung hat sie sich aufgrund der notwendigen Komplexität der Einrichtungen als nicht vollständig befriedigend erwiesen, so dass nach wie vor ein erheblicher Bedarf an Lösungen zur Erweiterung der Kapazität von Bus-Systemen für die Gebäudeautomation besteht.
Es ist die vorliegende Aufgabe, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Betrieb eines Bus-Systems für die Gebäudeautomation derart zu erweitern, dass mehrere Signale unabhängig von der Datenrate und "quasiparallel" übertragen werden können, wobei insbesondere eine Erweiterung zur Übertragung von Multimediadaten ermöglicht werden soll, bzw. zusätzliche Kapazitäten für zukünftige Signale auf dem Bus geschaffen werden sollen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst, wobei zweckmäßige Ausführungsformen durch die Merkmale der Unteransprüche beschrieben sind.
Vorgesehen ist ein Verfahren, bei dem die verschiedenen Daten auf der Busleitung in Zeitschlitze aufgeteilt werden und sich jede Signalgruppe einen eigenen Zeitschlitz teilt. Auf diese Weise kann in verschiedenen Zeitschlitzen mit verschiedenen Datenraten und Bandbreiten gearbeitet werden, ohne die Signale in den anderen Fenstern in Mitleidenschaft zu ziehen. Eingeschränkt werden die verschiedenen Übertragungen dann nur noch durch die physikalischen Eigenschaften des Kanals.
Zur Realisierung dieser Lösung wird vorzugsweise ein Zentralgerät, das einen Zeitimpuls sendet, in die Busstruktur eingefügt. Auf diesen Zeitimpuls synchronisieren sich alle angeschlossenen Geräte. Die angeschlossenen Busteilnehmer finden von diesem Referenzsignal aus ihren programmierten Zeitschlitz und werten nur in diesem Frame ihre Daten aus und senden. Dabei werden in jedem Frame vorzugsweise die Daten nur von denjenigen Geräten ausgewertet, die auf den Frame programmiert und synchronisiert sind.
Auf diese Weise können die Kapazitäten des Bus-Systems erweitert werden, d. h. es können zusätzliche Daten hoher Datenrate im Basisband quasi-parallel zu der Datenübertragung des instabusEIB übertragen werden, ohne dass sich die verschiedenen Übertragungsverfahren untereinander stören. Damit kann z. B. der bestehende instabusEIB-Standard erweitert werden, um zukünftig zusätzliche Signale mit unterschiedlicher Datenrate übertragen zu können und damit Ressourcen für zukünftige Erweiterungen, wie z. B. Multimedia über instabusEIB, zu schaffen.
Weitere Eigenschaften und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung; darin zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Telegrammverkehrs auf einer Busleitung entsprechend der Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Art und Weise die Darstellung des Telegrammverkehrs auf der Leitung eines Bus-Systems, wie z. B. entsprechend dem instabusEIB-Standard. Das A auf der Abszisse bezeichnet dabei die Amplitude des Signales bzw. des Telegrammes auf der Busleitung, das T auf der Ordinate die Zeit.
Das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Synchronisationsimpuls, auf den sich alle angeschlossenen Geräte, d. h. herkömmliche Busaktoren, Sensoren, Kameras für Monitore, Türsprechanlagen, etc. synchronisieren. Die verschiedenen Daten dieser Teilnehmer werden auf der Busleitung in Zeitschlitze bzw. Frames 4, 6, 8, 10 aufgeteilt, wobei sich jede Signalgruppe einen eigenen Zeitschlitz 4, 6, 8, 10 teilt.
Diese angeschlossenen Busteilnehmer, d. h. Busaktoren, Sensoren, Kameras für Monitore, Türsprechanlagen, etc. bestimmen von diesem Referenzsignal aus ihren programmierten Zeitschlitz und werten nur in diesem ihre Daten aus und senden Daten. Dabei werden in jedem Frame 4, 6, 8, 10 vorzugsweise die Daten nur von denjenigen Geräte ausgewertet, die auf den Frame programmiert und synchronisiert sind. Im dargestellten Diagramm bedeutet dies, dass die Telegramme von herkömmlichen Busaktoren und -sensoren im Frame 1 ausgewertet werden, Bildsignale im Frame 6, Audiosignale im Frame 8 und so weiter.
Auf diese Weise kann in verschiedenen Zeitschlitzen mit verschiedenen Datenraten und Bandbreiten gearbeitet werden, ohne die Signale in den anderen Frames in Mitleidenschaft zu ziehen. Eingeschränkt werden die verschiedenen Übertragungen dann nur noch durch die physikalischen Eigenschaften des Kanals.
So können die Kapazitäten des Bus-Systems erweitert werden, d. h. es können zusätzliche Daten hoher Datenrate im Basisband quasi-parallel zu der Datenübertragung des instabusEIB übertragen werden, ohne dass sich die verschiedenen Übertragungsverfahren untereinander stören. Damit kann z. B. der bestehende instabusEIB-Standard erweitert werden, um zukünftig zusätzliche Signale mit unterschiedlicher Datenrate übertragen zu können und damit Ressourcen für zukünftige Erweiterungen, wie z. B. Multimedia über instabusEIB, zu schaffen.

Claims

1. Verfahren für den Betrieb eines Bus-Systems für den Einsatz in der Gebäudeautomation, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedenen Daten auf der Busleitung in Zeitschlitze aufgeteilt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Datenübertragung ein Zeitimpuls gesendet wird, auf den sich alle angeschlossenen Busteilnehmer synchronisieren.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die angeschlossenen Busteilnehmer von dem Zeitimpuls aus ihren programmierten Zeitschlitz ermitteln und in diesem ihre Daten auswerten und senden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Zeitschlitz die Daten nur von denjenigen Geräten ausgewertet werden, die auf diesen Zeitschlitz programmiert und synchronisiert sind.

5. Vorrichtung für den Betrieb eines Bus-Systems für den Einsatz in der Gebäudeautomation, mit einer Struktur, die unterschiedliche Busteilnehmer aufweist, die Daten empfangen und/oder senden können, dadurch gekennzeichnet, dass Signalen unterschiedlicher Teilnehmergruppen entsprechende Zeitschlitze bei der Datenübertragung zugeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentralgerät, welches bei der Datenübertragung einen Zeitimpuls sendet, auf den sich alle angeschlossenen Busteilnehmer synchronisieren, in der Busstruktur vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die angeschlossenen Busteilnehmer derart programmiert sind, dass sie ihre Daten ausschließlich in dem von dem Zeitimpuls ermittelten Zeitschlitz auswerten und senden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bus-System um solches mit symmetrischem Betrieb handelt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bus-System um ein solches handelt, das mit einer Zweidrahtleitung arbeitet.