DE19916894A1 - Bussystem - Google Patents

Abstract

Ein Bussystem ist aus Redundanzgründen an einem Koppelmodul zu einer Ringstruktur zusammengeschaltet, wobei durch eine Trennstelle in dem Koppelmodul eine Linienstruktur des Busses realisiert ist. Eine in dem Koppelmodul enthaltene Überwachungseinrichtung überwacht den Bus auf übereinstimmende Zustände beiderseits der Trennstelle, die im Falle der Nichtübereinstimmung durch eine steuerbare Schalteinrichtung geschlossen wird. DOLLAR A Eine besonders einfache und sichere Busredundanz wird dadurch erreicht, daß der Bus (1) Adern zur Stromversorgung der Busteilnehmer (2...6) aufweist und daß die Versorgungsspannung auf den Adern beiderseits der Trennstelle (9) überwacht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bussystem mit einem an einem Koppelmodul zu einer Ringstruktur zusammengeschalteten Bus, wobei durch eine Trennstelle in dem Koppelmodul eine Linien­ struktur des Busses realisiert ist, und mit einer in dem Koppelmodul enthaltenen Überwachungseinrichtung, die den Bus auf übereinstimmende Zustände beiderseits der Trennstelle überwacht und im Falle der Nichtübereinstimmung die Trenn­ stelle über eine steuerbare Schalteinrichtung schließt.

Ein derartiges Bussystem ist aus Siemens Energieerzeugung- KWU: Leittechnik Energieerzeugung: Produkte & Leistungen: Bussystem SIMATIC NET, online im Internet: URL: http:/ /www.siemens.de/kwu/d/foa/l/products/prod160.htm (Stand: 29. 01. 1999) bekannt. Bei dem bekannten Bussystem sind die Busteilnehmer über Sternkoppler an einem Bus angeschlos­ sen. Um die Verfügbarkeit und Fehlersicherheit des Bussystems zu erhöhen, ist der Bus mit den Sternkopplern in einer Ring­ struktur zusammengeschaltet, wobei durch eine Trennstelle in einem der Sternkoppler eine Linienstruktur realisiert wird. An der Trennstelle werden die aus beiden Richtungen ankommen­ den Signale (Telegramme) überwacht. Kommen die Signale nur aus einer Richtung, so muß von einer Unterbrechung des Busses ausgegangen werden. In diesem Fall wird die Trennstelle über einen steuerbaren Schalter geschlossen, so daß wieder eine geschlossene Linienstruktur des Busses hergestellt wird und alle Busteilnehmer wieder über den Bus miteinander kommuni­ zieren können.

Die Überwachung des Busses auf übereinstimmende Telegramme beiderseits der Trennstelle ist vergleichsweise aufwendig und kann aufgrund der dazu erforderlichen Telegrammauswertung mit Verzögerungen verbunden sein. Darüber hinaus ist die Über­ wachungsfunktion nur in den Zeiten wirksam, in denen Tele­ gramme über den Bus übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders ein­ fache und sichere Busredundanz zu gewährleisten.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem Bussystem der eingangs angegebenen Art der Bus Adern zur Stromversorgung von Busteilnehmern aufweist und daß die Über­ wachungseinrichtung zur Erfassung und zum Vergleich der Ver­ sorgungsspannung auf den Adern beiderseits der Trennstelle ausgebildet ist.

Bei Bussystemen, die auf demselben Bus sowohl Telegramme als auch die Versorgungsspannung für die Busteilnehmer über­ tragen, wird also anstelle der Telegramme die Versorgungs­ spannung beiderseits der Trennstelle überwacht und vergli­ chen, um eine Unterbrechung des Busses zu detektieren. Die Überwachung der Versorgungsspannung ist besonders einfach, störsicher und auch dann möglich, wenn keine Telegramme über­ tragen werden. Grundsätzlich kommen alle Busse in Frage, bei denen die Stromversorgung und der Datentransfer über dasselbe Kabel geführt werden, sei es, daß die Telegramme auf der Ver­ sorgungsspannung für die Busteilnehmer aufmoduliert sind oder daß, wie z. B. bei optischer Datenübertragung, die Telegramme und die Versorgungsspannung auf getrennten Adern übertragen werden.

Um im Falle einer Unterbrechung des Busses die Busteilnehmer, insbesondere den Bus-Master (aktiver Busteilnehmer), entspre­ chend informieren zu können, enthält das Koppelmodul vorzugs­ weise eine an den Bus angekoppelte Busteilnehmereinrichtung, wobei die Überwachungseinrichtung bei der Detektion einer Nichtübereinstimmung der Versorgungsspannung beiderseits der Trennstelle die Busteilnehmereinrichtung zur Abgabe einer Fehlermeldung auf den Bus ansteuert. Die Fehlermeldung ent­ hält dabei in vorteilhafter Weise Informationen darüber, auf welcher Seite der Trennstelle die erfaßte Versorgungsspannung einen Minimalwert unterschreitet, so daß der Ort der Unter­ brechung des Busses in bezug auf die Stelle der Einspeisung der Versorgungsspannung in den Bus einfacher lokalisiert werden kann.

Die zum Schließen der Trennstelle dienende steuerbare Schalt­ einrichtung ist vorzugsweise zusätzlich durch einen über den Bus an die Busteilnehmereinrichtung übertragbaren Befehl steuerbar. Der Bus-Master kann dann zum Testen des Koppel­ moduls und zur Wiederinbetriebnahme des nach einer Unter­ brechung reparierten Busses die Trennstelle gezielt öffnen und schließen. Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich kann das Koppelmodul ein manuell betätigbares Bedienelement und/oder einen separaten Steuersignaleingang zur Betätigung der steuerbaren Schalteinrichtung aufweisen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figur der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen jeweils in Form eines Blockschaltbildes:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bus­ systems und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für den Buskoppler.

Fig. 1 zeigt ein Bussystem, bestehend aus einem Bus 1 mit daran angeschlossenen Busteilnehmern 2 . . . 6, von denen hier der mit 4 bezeichnete Busteilnehmer als Bus-Master, d. h. aktiver Busteilnehmer, und die anderen Busteilnehmer 2, 3, 5, 6 als Bus-Slaves, d. h. passive Busteilnehmer, ausgebildet sind. Der Bus 1 dient sowohl zur Übertragung von Telegrammen, d. h. Informationen, zwischen den Busteilnehmern 2 . . . 6, als auch zur Übertragung der Versorgungsspannung für die Strom­ versorgung der Busteilnehmer 2 . . . 6, wozu ein die Versor­ gungsspannung lieferndes Netzteil 7 an dem Bus 1 angeschlos­ sen ist. Der Bus 1 ist mit seinen Enden an einem Koppelmodul 8 zu einer Ringstruktur zusammengeschaltet, wobei aber durch eine Trennstelle 9 in dem Koppelmodul 8 tatsächlich eine Linienstruktur des Busses 1 realisiert ist.

Das Koppelmodul 8 enthält eine steuerbare Schalteinrichtung 10, über die die normalerweise offene Trennstelle 9 geschlos­ sen und wieder geöffnet werden kann, sowie eine Überwachungs­ einrichtung 11, die die Versorgungsspannung auf dem Bus 1 beiderseits der Trennstelle 9 erfaßt und die dabei erhaltenen Spannungswerte miteinander vergleicht. Der Vergleich beinhal­ tet die Feststellung, ob auf der jeweiligen Seite der Trenn­ stelle 9 die von dem Netzteil 7 gelieferte Versorgungsspan­ nung vorhanden oder als Folge einer Unterbrechung 12 des Busses 1 nicht vorhanden ist. Das Vorhandensein der Ver­ sorgungsspannung wird dadurch detektiert, daß der erfaßte Spannungswert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, während das Nichtvorhandensein der Versorgungsspannung da­ durch detektiert wird, daß ein Minimalwert unterschritten wird. Die Erfassung und Überwachung der Versorgungsspannung beiderseits der Trennstelle 9 kann vereinfacht auch dadurch erfolgen, daß die Spannung über der Trennstelle 9 erfaßt wird.

Wird aufgrund unterschiedlicher Versorgungsspannungen beider­ seits der Trennstelle 9 die Unterbrechung 12 des Busses 1 detektiert, so erzeugt die Überwachungseinrichtung 11 ein Setzsignal 13, mit dem ein die Schalteinrichtung 10 steuern­ des Register 14 gesetzt und als Folge die Trennstelle 9 über die Schalteinrichtung 10 geschlossen wird. Damit ist die Linienstruktur des Busses 1 wieder hergestellt und die Bus­ teilnehmer 2 . . . 6 können wieder miteinander kommunizieren.

Gleichzeitig mit dem Setzsignal 13 erzeugt die Überwachungs­ einrichtung 11 ein Fehlermeldesignal 15, das einer passiven Busteilnehmereinrichtung (Slave) 16 in dem Koppelmodul 8 zu­ geführt wird. Die Busteilnehmereinrichtung 16, die in glei­ cher Weise wie die Busteilnehmer 2 . . . 6 an dem Bus 1 ange­ schlossen ist, gibt daraufhin eine Fehlermeldung auf den Bus 1, die von den Busteilnehmern, insbesondere dem Bus- Master 4, aufgenommen wird. Die Fehlermeldung enthält eine Information darüber, auf welcher Seite der Trennstelle 9 das Nichtvorhandensein der Versorgungsspannung detektiert wurde, so daß die Ortung der Unterbrechung 12 erleichtert wird.

Nach Beseitigung der Unterbrechung 12 in dem Bus 1 kann die Trennstelle 9 wieder geöffnet werden, was entweder durch einen von dem Bus-Master 4 an die Busteilnehmereinrichtung 16 übertragenen Befehl oder durch manuelle Betätigung eines an dem Koppelmodul 8 angeordneten Bedienelements 17 erfolgt. Die Busteilnehmereinrichtung 16 erzeugt daraufhin ein Rücksetz­ signal 18, mit dem das die Schalteinrichtung 10 steuernde Register 14 zurückgesetzt wird. Die Busteilnehmereinrichtung 16 kann darüber hinaus in Abhängigkeit von einem ihr über den Bus 1 zugeführten Befehl oder von der Betätigung des Bedien­ elements 17 ein Setzsignal 19 zum Setzen des Registers 14 er­ zeugen, so daß die Trennstelle 9 zum Testen und zur Wieder­ inbetriebnahme gezielt geöffnet und geschlossen werden kann.

Zur Stromversorgung des Koppelmoduls 8 enthält dieses eine Stromversorgungseinrichtung 20, die beiderseits der Trenn­ stelle 9 an dem Bus 1 angeschlossen ist und von diesem die Versorgungsspannung bezieht.

Wie bereits erwähnt, werden sowohl die Bustelegramme als auch die Versorgungsspannung über den Bus 1 übertragen. Dabei kön­ nen die Telegramme und die Versorgungsspannung entweder auf getrennten Adern oder einer gemeinsamen Ader des Busses 1 übertragen werden, wobei im letzteren Fall die Telegramme auf der Versorgungsspannung aufmoduliert sind.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Koppelmodul 8, das an einen Bus 1 mit einer ersten Ader 21 zur Übertragung der Telegramme, einer zweiten Ader 22 zur Übertragung der Versorgungsspannung und einer dritten Ader 23 als Masse­ leitung angekoppelt ist. Bei der die Telegramme übertragenden Ader 21 kann es sich sowohl um eine elektrische Leitung als auch um einen Lichtwellenleiter handeln. Sowohl für die Ader 21 als auch für die Ader 22, gegebenenfalls auch für die Ader 23, ist jeweils eine Trennstelle 24, 25 vorgesehen, die mit­ tels der steuerbaren Schalteinrichtung 10 geöffnet oder ge­ schlossen werden kann. Die übrigen Komponenten des Koppel­ moduls 8 entsprechen denen in Fig. 1 und sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Darüber hinaus ist zu sehen, daß die Erfassung der Versor­ gungsspannung beiderseits der Trennstelle 25 durch die Über­ wachungseinrichtung 11 über Filter 26 und 27 erfolgt, die Störspannungen unterdrücken und zur Pegelanpassung auf den Logikpegel der Logikschaltung der Überwachungseinrichtung 11 dienen.

Die Stromversorgungseinrichtung 20 ist über Entkopplungs­ dioden 28 und gegebenenfalls 29 an der Ader 22 des Busses 1 angeschlossen, wodurch ein Kurzschluß der Trennstelle 25 verhindert wird.

Claims (5)

1. Bussystem mit einem an einem Koppelmodul (8) zu einer Ringstruktur zusammengeschalteten Bus (1), wobei durch eine Trennstelle (9; 24, 25) in dem Koppelmodul (8) eine Linien­ struktur des Busses (1) realisiert ist, und mit einer in dem Koppelmodul (8) enthaltenen Überwachungseinrichtung (11), die den Bus (1) auf übereinstimmende Zustände beiderseits der Trennstelle (9; 24, 25) überwacht und im Falle der Nicht­ übereinstimmung die Trennstelle (9; 24, 25) über eine steuer­ bare Schalteinrichtung (10) schließt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bus (1) Adern (22, 23) zur Stromversor­ gung von Busteilnehmern (2 . . . 6) aufweist und daß die Über­ wachungseinrichtung (11) zur Erfassung und zum Vergleich der Versorgungsspannung auf den Adern (22, 23) beiderseits der Trennstelle (9; 24, 25) ausgebildet ist.

2. Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmodul (8) eine an dem Bus (1) angekoppelte Busteilnehmereinrichtung enthält und daß die Überwachungs­ einrichtung (11) bei der Detektion einer Nichtübereinstimmung der Versorgungsspannung beiderseits der Trennstelle (9; 25) die Busteilnehmereinrichtung (16) zur Abgabe einer Fehler­ meldung auf den Bus (1) ansteuert.

3. Bussystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlermeldung Informationen darüber enthält, auf welcher Seite der Trennstelle (9; 24, 25) die erfaßte Ver­ sorgungsspannung einen Minimalwert unterschreitet.

4. Bussystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die steuerbare Schalteinrichtung (10) zusätzlich durch einen über den Bus (1) an die Busteil­ nehmereinrichtung (16) übertragbaren Befehl steuerbar ist.

5. Bussystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Koppelmodul (8) ein manuell betätigbares Bedienelement (17) und/oder einen se­ paraten Steuersignaleingang zur Betätigung der steuerbaren Schalteinrichtung (10) aufweist.