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DE29514236U1 - Schlagwettergeschütztes bzw. eigensicheres Automatisierungssystem - Google Patents

Schlagwettergeschütztes bzw. eigensicheres Automatisierungssystem

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Publication number
DE29514236U1
DE29514236U1 DE29514236U DE29514236U DE29514236U1 DE 29514236 U1 DE29514236 U1 DE 29514236U1 DE 29514236 U DE29514236 U DE 29514236U DE 29514236 U DE29514236 U DE 29514236U DE 29514236 U1 DE29514236 U1 DE 29514236U1
Authority
DE
Germany
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automation
bus
automation system
electrical
devices
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE29514236U
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English (en)
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Bartec Sicherheits-Schaltanlagen De GmbH
RAG AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to DE29514236U priority Critical patent/DE29514236U1/de
Publication of DE29514236U1 publication Critical patent/DE29514236U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D23/00Mine roof supports for step- by- step movement, e.g. in combination with provisions for shifting of conveyors, mining machines, or guides therefor
    • E21D23/16Hydraulic or pneumatic features, e.g. circuits, arrangement or adaptation of valves, setting or retracting devices
    • E21D23/26Hydraulic or pneumatic control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Description

Schlagwettergeschütztes bzw. eigensicheres Automatisierungssystem
5
Die Erfindung betrifft ein schlagwettergeschütztes bzw. eigensicheres Automatisierungssystem zur Automatisierung des Strebausbaus unter Tage.
Aus dem Artikel "Betriebserfahrung mit elektrohydraulisehen Schreitbausbausteuerungen" aus der Zeitschrift "Glückauf" (1986), Nr. 18, Seite 1183 bis 1187 ist bekannt, Automatisierungsgeräte für den Strebausbau einzusetzen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein flexibles und kostengünstiges, eigensicheres (insbes. der Norm EN 5002 0 entsprechendes) Automatisierungssystem für den Strebausbau anzugeben. Dabei sollen z.B. Arbeitsabläufe, wie definiertes Hobeln oder Schrämwalzenbetrieb automatisiert gesteuert werden. Das Automatisierungssystem soll ferner einen Handbetrieb vor Ort im Streb ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Umkonfigurieren, z.B. in Form der Aufnahme oder des Austauschs von Hardware-Komponenten oder der Änderung von Software, zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem schlagwettergeschützten bzw. eigensicheren Automatisierungssystem gelöst, 0 das elektrische Automatisierungsgeräte zur Ansteuerung und Regelung einzelner Abbaueinheiten aufweist, die derart datentechnisch verbunden sind, daß benachbarte Abbaueinheiten mittels Terminals von Hand gesteuert werden können.
Ein derartiges Automatisierungssystem ist für alle Bergbauanwendungen mit Schreitausbau anwendbar, so daß die elektri-
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sehen Automatisierungsgeräte in großer Stückzahl kostengünstig hergestellt werden können. Außerdem ist es möglich, für das erfindungsgemäße Automatisierungssystem standardmäßige Software zu verwenden, für die nur geringfügig in der Anwendung spezifische Anpassungen notwendig sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Automatisierungssystems sind die elektrischen Automatisierungsgeräte hardwaremäßig in Reihe geschaltet und logisch in einer Busarchitektur verbunden. Durch die logische Verknüpfung in einer Busarchitektur kann das Datenübertragungssystem für die elektrischen Automatisierungsgeräte einfach konfiguriert werden. Außerdem wird die Veränderung des Automatisierungssystems vereinfacht. Dabei wird durch die Reihenschaltung, in der nur zwei Geräte über eine Leitungsverbindung geschaltet sind, der Nachweis, daß die Spannung einen bestimmten Schwellwert nicht überschreitet, vereinfacht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die elektrischen Automatisierungsgeräte logisch durch Zwei-Bussysteme, einen Nachbarbus und einen Strebbus, miteinander verbunden. Im Normalbetrieb kann der eine Bus, z.B. der Nachbarbus zur Ansteuerung benachbarter Abbaueinheiten durch ein Terminal, d.h. im Normalfall als Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen zwei Automatisierungsgeräten benutzt werden, während der andere Bus, z.B. der Strebbus den Datenverkehr der elektrischen Automatisierungsgeräte untereinander übernimmt. Fällt eines der Systeme aus, so können die Aufgaben des einen Bussystems durch das jeweils andere übernommen werden, so daß sich sehr vorteilhaft eine redundante Struktur ergibt. Auf diese Weise kann die Verfügbarkeit des erfindungsgemäßen Automatisierungssystems ohne wesentliche Mehrkosten erhöht werden.
5 In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die elektrischen Geräte Nachrichten weiterleitend ausge-
95 G 3 &dgr; 4 &dgr;
bildet, wobei Nachrichten, die allein für ein elektrisches Automatisierungsgerät selbst bestimmt sind, von diesem nicht weitergeleitet werden, wodurch sich der Datenverkehr im erfindungsgemäßen Automatisierungssystem verringert. Auf diese Weise ist es ggf. möglich, daß System zur Datenübertragung weniger leistungsfähig auszulegen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die zur Regelung und Steuerung einer abbaubaren Einheit notwendigen Sensoren und Aktoren, z.B. Ventile, über einen Sensor-Ventil-Bus und wahlweise über eine Adressierleitung mit einem der Abbaueinheit zugeordneten Automatisierungsbaustein verbunden. Die Adressierleitung ermöglicht es dabei, den Busteilnehmer des Sensor-Ventil-Busses ferngesteuert neue Adressen zu geben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Software in den elektronischen Automatisierungsgeräten aus Anwendungssoftware, Betriebssystem und Fernlade-0 kern, wobei der Fernladekern Kommunikations- und Software-Installations -Aufgaben wahrnehmend und die Anwendungssoftware und das Betriebssystem für die elektrischen Automatisierungsgeräte fernladbar ausgebildet sind. Auf diese Weise kann die Softwareinstallation für die elektrischen Automatisierungsgeräte im remote-Betrieb über Tage erfolgen, was die Neuinstallation und die Änderung von Software deutlich vereinfacht und vor allen Dingen die Kosten für derartige Installationen senkt.
0 Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Im einzelnen zeigen:
5 FIG 1 ein erfindungsgemäßes Automatisierungssystem für den Strebausbau,
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FIG 2 ein erfindungsgemäßes Automatisierungssystem mit einem Programmiergerät,
FIG 3 ein elektrisches Automatisierungsgerät, FIG 4 die logische Verknüpfung von elektrischen Automatisierungsgeräten.
FIG 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Automatisierungssystem für den Strebausbau mit einem Schreitausbau. Der Schreitausbau wird über Aktoren, in diesem Fall Ventilen 9, bewegt. Diese Bewegung wird von Sensoren 8 überwacht. Die Steuerung und Regelung der Ventile 9 erfolgt dabei in elektrischen Automatisierungsgeräten 1 und 2, die datentechnisch über je einen sogenannten Sensor-Ventil-Bus 13 mit den Sensoren 8 und Ventilen 9 verbunden sind.
In der beispielhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Automatisierungssystems sind die Sensoren 8, die Ventile 9 und je ein elektrisches Automatisierungsgerät 1 und 2 wahl- ■ weise mit einer zusätzlichen Adressierungsleitung 45 verbun-0 den. Über diese Adressierungsleitung 45 wird ein Signal gegeben, das den Sensoren 8 und den Ventilen 9 anzeigt, daß ihnen über den Sensor-Ventil-Bus 13 eine neue Adressierung gegeben wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Adressierung der Sensoren 8 und der Ventile 9 schnell, kostengünstig und zuverlässig zu verändern.
Die einzelnen elektrischen Automatisierungsgeräte 1 und 2 sind hardwaremäßig über zwei Datenleitungen 7 und 11 in Serie geschaltet und logisch über zwei Bussysteme, einen sogenannten Strebbus 7 und einen sogenannten Nachbarbus 11, miteinander verbunden. Über beide Bussysteme ist ein bidirektionaler Datenaustausch möglich. Die einzelnen Automatisierungsgeräte 1 und 2 sind also hardwaremäßig in Serie logisch jedoch in einem Bus verschaltet. Der das Endgerät einer Serienschaltung von Automatisierungsgeräten 1 und 2 bildende Automatisierungsbaustein 1 oder 2 erkennt diese Position
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selbständig. Diese Erkennung erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine Antwortszeiterfassung. Meldet sich der angenommene Teilnehmer nicht innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls, interpretiert der sendende Automatisierungsbaustein 1 oder 2 seine eigene Position als Endposition. Eine zusätzliche Ankopplung eines elektrischen Automatisierungsgerätes 1 oder 2 wird auf ähnliche Weise von dem bis dahin die Endposition einnehmenden elektrischen Automatisierungsgerät 1 oder 2 selbständig erkannt. Erhält er innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls ein Antwortsignal, so erkennt er selbständig, daß er nicht mehr die Endposition in der Serienschaltung einnimmt. Obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel baugleich, werden die elektrischen Automatisierungsgeräte 1 und 2 logisch je abwechselnd als Mastergerät 1 und als Slavegerät 2 eingesetzt. Auf diese Weise ist es möglich, mehr elektrische Automatisierungsgeräte 1 und 2 zu verschalten als es die Busspezifikation, in diesem Falle die Profibus-Spezifikation, aufgrund ihres Adressierungsbereichs , zuläßt. Durch die abwechselnde Anordnung von Mastergeräten 1 und Slavegeräten 2 ist es möglich, die zulässige Anzahl von Teilnehmern zu verdoppeln, da die Mastergeräte 1 die ihnen zugeordneten Slavegeräte 2, mit denen für sie bestimmten Daten versorgen. Eine Verdreifachung der zulässigen Teilnehmer kann beispielsweise erreicht werden, wenn nur jedes dritte elektrische Automatisierungsgerät als Mastergerät 1 ausgebildet ist und die folgenden beiden Geräten 2 koordiniert usw.
Die elektrischen Automatisierungsgeräte 1 und 2 werden über ein Energieversorgungskabel 6 durch eine Energiequelle 5 mit elektrischer Energie versorgt. Da in der beispielhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Automatisierungssystems nur die Mastergeräte 1 an das Energieversorgungskabel 6 angeschlossen sind, werden die Slavegeräte 2 über ein zusätzliches Energieversorgungskabel 12 von dem Mastergerät mit Energie versorgt.
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Die elektrischen Automatisierungsgeräte 1 und 2 sind weiterhin über eine Datenleitung 46 datentechnisch mit einem Terminal 10, das ein Display und eine Tastatur aufweist, verbunden. Mit diesem Terminal 10 lassen sich die Ventile 9 des linken und des rechten Nachbar-Schreitausbaus von Hand steuern. Die Datenleitung 46 zur Anbindung des Terminals 10 ist über einen Buskoppler mit dem Sensor-Ventil-Bus 13 gekoppelt. Logisch ist das Terminal 10 jedoch mit den beiden Sensor-Ventil-Bussystemen 13 der beiden benachbarten elektrischen Automatisierungsgeräten 1 und 2 verbunden.
Die elektrischen Automatisierungsgeräte 1 und 2 sind mit einer Strebzentrale 4 verbunden. Diese datentechnische Verbindung erfolgt vorteilhafterweise nicht direkt, sondern über ein Auffrischungs- und/oder Sammelrelais 3, z.B. einem Klemmkasten, das über Kabel 14 und 15 datentechnisch mit dem ersten elektrischen Automatisierungsgerät 1 verbunden ist. Strebbuszentrale und Auffrischungs- und/oder Sammelrelais 3 sind über eine Datenleitung 16 miteinander verbunden. Die 0 Strebzentrale 4 ist außerdem über eine weitere Datenleitung 17 mit hierarchisch höherstehenden Datenverarbeitungssystemen verbunden. Über diese Datenleitung 17 kann die Strebzentrale mit einem Programmiergerät verbunden werden.
FIG 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Automatisierungssystem mit einem Programmiergerät 18. Mit einem derartigen Programmiergerät 18 ist es möglich, Software in die Strebzentrale 19 oder in die elektrischen Automatisierungsgeräte 22 zu laden. Als Grundsoftware enthalten die elektrischen Automatisierungsgeräte 22 nur einen Fernladekern, mit dem einfache Installations- und Kommunikationsaufgaben wahrgenommen werden können. Sowohl das Betriebssystem als auch die Anwendungssoftware für die elektrischen Automatisierungsgeräte 22 können ferngeladen werden. Das Betriebssystem wird vom ersten 5 Automatisierungsgerät 22 über den Nachbarbus an alle weiteren Automatisierungsgeräte 22 ferngeladen.
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Die Automatisierungssoftware kann von übertage über den Streb-/Nachbarbus in jedes Automatisierungsgerät 22 einzeln geladen werden, oder in das erste Automatisierungsgerät 22, und von dort über manuelle Bedienung ausgelöst, über den Nachbarbus in jedes Automatisierungsgerät 22 ferngeladen werden. Die fernzuladende Software wird mit Hilfe des Fernladekerns von einem elektrischen Automatisierungsgerät 22 zum anderen weitergeleitet und in jedem elektrischen Ziel-Automatisierungsgerät 22 installiert. Auf diese Weise erfolgt nicht nur die Neuinstallation von Software, sondern auch die Änderung von Software. Zum Fernladen oder Programmieren der elektrischen Automatisierungsgeräte 22 werden in der beispielhaften Ausgestaltung des Automatisierungssystems in FIG 2 zunächst Software und/oder Initialisierungsparameter über eine Datenleitung 2 0 an die Strebbuszentrale 19 übertragen, die diese wiederum über weitere Datenleitungen 23 und 24 und über ein Auffrischungs- und/oder Sammelrelais 21 an die elektrischen Automatisierungsgeräte 22 weiterleitet. Die über die Datenleitungen 25 in Reihe geschalteten elektrischen Aut oma 0 tisierungsgeräte 22 reichen die von dem Programmiergerät 18 stammenden Daten an den nächsten Nachbarn weiter. Programmiergerätfunktionen können auch für die on-line Diagnose bzw. für on-line Debugging der Anwendungssoftware genutzt werden.
Die elektrischen Automatisierungsgeräte 22 sind hardwaremäßig in Serie logisch aber als Bus verschaltet. Auf diese Weise können die elektrischen Automatisierungsgeräte 22, die Daten erhalten sollen, vom Programmiergerät 18 oder von der Strebbuszentrale 19 adressiert werden. So können z.B. unterschiedliche elektrische Automatisierungsgeräte 22 unterschiedliche Parameter oder unterschiedliche Programme erhalten.
In FIG 3 bezeichnet Bezugszeichen 2 6 ein elektrisches Automa tisierungsgerät des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems. Dieses elektrische Automatisierungsgerät 2 6 weist in der bei-
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spielhaften Ausgestaltung ein Modul 27 mit einem Mikroprozessor, Speichern, Auffrischungshardware usw. auf. An diesem Modul 27 sind die Schnittstellen zur Energieversorgung 33, Schnittstellen für einen Sensorventilbus sowie je zwei Schnittstellen für einen Strebbus 31 und 34 und einen Nachbarbus 3 0 und 3 5 verbunden. Das elektrische Automatisierungsgerät 2 6 weist ferner eine Schnittstelle zu einem Terminal 29 und eine weitere Energieversorgungsschnittstelle auf. Wird der Auffrischungsbaustein 2 6 als Masterbaustein eingesetzt, so werden die zugeordneten Slavebausteine über die Schnittstelle 32 an die Energieversorgung angeschlossen. Die Schnittstelle 28 zum Sensor-Ventil-Bus und die Schnittstelle 2 9 zum Terminal sind über die gleiche Datenleitung mit dem Modul 27 bestehend aus Mikroprozessor, Speichern, Auffrischungshardware usw. verbunden. Die Schnittstelle 28 bildet dabei einen Buskoppler, so daß das Terminal zwar hardwaremäßig mit dem Sensor-Ventil-Bus verbunden ist, ohne daß eine direkte galvanische Verbindung besteht. Auf diese Weise ist es möglich, daß bei einem Fehler auf der Leitung, die die Sensoren und Ventile an das elektrische Automatisierungsgerät 26 anbindet, das Terminal weiterbenutzt werden kann.
FIG 4 zeigt die logische Verschaltung von elektrischen Automatisierungsgeräten 40 und 41 des erfindungsgemäßen Automatisierungssystems. Die elektrischen Automatisierungsgeräte sind logisch über zwei Bussysteme - den Nachbarbus 42 und den Strebbus 43 - verbunden. Logisch sind die elektrischen Automatisierungsgeräte 40 und 41 in Mastergeräte 40 und Slavegeräte untergliedert, während alle elektrischen Automatisie-0 rungsgeräte 40 und 41 logisch an den Nachbarbus 42 angeschlossen sind, sind nur die Mastergeräte 40 logisch an den Strebbus 43 angeschlossen. Die datentechnische Strebbusanbindung der Slavegeräte 41 erfolgt über ein Mastergerät 40, wobei Mastergerät 40 und Slavegerät 41 über eine logische Datenleitung 44 miteinander verbunden sind. Die Unterscheidung bei der Adressierung zwischen Mastergerät 40 und Slavegerät
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41 für eine gesendete Nachricht erfolgt im Normalbetrieb über den Nachbarbus.
Zur Datenübertragung des logischen Bussysteins, Strebbus 43, wird das Profibusprotokoll verwendet. Die beschränkte Anzahl von Adressen dieses Protokolls macht die Unterscheidung in Mastergeräte 40 und Slavegeräte 41 notwendig, um auf diese Weise den Adressbereich zu erweitern. Beim logischen Bussystem Nachbarbus 42 wird dagegen ein modifiziertes Profibusprotokoll mit einem erweiterten Adressbereich verwendet.

Claims (14)

&iacgr;&ogr; Schut zansprüche
1. Schlagwettergeschütztes bzw. eigensicheres Automatisierungssystem, z.B. zur Automatisierung des Strebausbaus, mit derart datentechnisch verbundenen elektrischen Automatisierungsgeräten zur Ansteuerung und Regelung einzelner Abbaueinheiten, z.B. bei einem Schreitausbau, daß benachbarte Abbaueinheiten mittels Terminals von Hand gesteuert werden können.
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2. Automatisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Automatisierungsgeräte hardwaremäßig in Reihe geschaltet und logisch in einer Busarchitektur verbunden sind.
3. Automatisierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Automatisierungsgeräte logisch durch zwei Bussysteme, einen Nachbarbus und einen Strebbus, miteinander verbunden sind.
4. Automatisierungssystem nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Automatisierungsgeräte Nachrichten weiterleitend ausgebildet sind.
5. Automatisierungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Automatisierungsgeräte ihre Position als Endgerät einer Reihenschaltung von elektrischen Automatisierungsgeräten, vorzugsweise über eine Antwort Zeitüberwachung selbständig erkennend ausgebildet sind.
3 &dgr; ^ 3
6. Automatisierungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die zur Regelung und Steuerung einer Abbaueinheit notwendigen Sensoren und Aktoren, z.B. Ventile, über einen Sensor-Ventil-Bus und wahlweise über eine Adressierleitung mit einem der Abbaueinheit zugeordneten elektrischen Automatisierungsgerät verbunden sind.
7. Automatisierungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bsi 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Adressierleitung ein Bit übertragend ausgebildet ist.
8. Automatisierungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß ein einem elektrischen Automatisierungsgerät zugeordnetes Terminal, vorzugsweise über einen Buskoppler, an den Sensor-Ventil-Bus dieses elektrischen Automatisierungsgeräts angeschlossen ist.
9 . Automatisierungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Software in dem elektrischen Automatisierungsgeräte aus Anwendungssoftware, Betriebssystem und Fernladekern besteht .
10. Automatisierungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9
dadurch gekennzeichnet, daß der Fernladekern Kommunikations- und Softwareinstallationsaufgaben wahrnehmend ausgebildet ist.
11. AutomatisierungSsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß Anwendungssoftware und Betriebssystem für die elektrisehen Automatisierungsgeräte fernladbar ausgebildet sind.
12. Automatisierungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anwendungssoftware auch im Remote-Betrieb diagnosefähig ist.
13. Automatisierungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Programmiergerät (18) derartig ausgebildet ist, daß seine Busfunktionen auch für die on-line Diagnose/Debugging der Anwendungssoftware anwendbar sind.
14. Automatisierungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß es Datenleitungen aufweist, die sowohl für den Datenverkehr zwischen elektrischen Automatisierungsgeräten als auch für den Datenverkehr zwischen einem Terminal und den Aktoren benachbarter Abbaueinheiten benutzbar sind.
DE29514236U 1995-09-05 1995-09-05 Schlagwettergeschütztes bzw. eigensicheres Automatisierungssystem Expired - Lifetime DE29514236U1 (de)

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DE20009816U1 (de) 2000-05-31 2000-11-23 Pranjic, Kruno, 44649 Herne Elektrohydraulische Steuervorrichtung für Schreitausbaue eines untertägigen Strebbetriebs

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