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EP3313709A1 - System und verfahren zum versorgen von dezentralen funktionseinheiten mit elektrischer energie - Google Patents

System und verfahren zum versorgen von dezentralen funktionseinheiten mit elektrischer energie

Info

Publication number
EP3313709A1
EP3313709A1 EP16722583.8A EP16722583A EP3313709A1 EP 3313709 A1 EP3313709 A1 EP 3313709A1 EP 16722583 A EP16722583 A EP 16722583A EP 3313709 A1 EP3313709 A1 EP 3313709A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
network node
snd
units
switch
bus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP16722583.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3313709B1 (de
Inventor
Martin Hediger
Anton Reichlin
Daniel Sigg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schweiz AG filed Critical Siemens Schweiz AG
Publication of EP3313709A1 publication Critical patent/EP3313709A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3313709B1 publication Critical patent/EP3313709B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L19/00—Arrangements for interlocking between points and signals by means of a single interlocking device, e.g. central control
    • B61L19/06—Interlocking devices having electrical operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/70—Details of trackside communication

Definitions

  • the present invention relates to a system and method for supplying decentralized functional units with electrical energy arranged in an industrial plant.
  • train-influencing units To control vehicle influencing and / or vehicle monitoring units and to monitor the functionality and to record process data and report back to a central control and / or monitoring center, such as a control center or a signal box.
  • a central control and / or monitoring center such as a control center or a signal box.
  • Process variables of the moving train such as
  • Monitoring units can also use balises and
  • the present invention relates to all industrial installations in which functional
  • Units are distributed over longer distances and still need to be controlled centrally.
  • the central controller can be perceived by a stationary control center, but also by a non-stationary virtual control center.
  • Transport network arranged decentralized
  • Control system is coupled via at least one network access point on the data transport network
  • Network access point are connected, wherein:
  • the subnetwork of each of the subgroups at each of its two ends is coupled to the data transport network via a communication unit and via a network access point.
  • a digital data transport network can be used for the coupling of the decentralized functional units, which is robust in each case against a simple error event, yet a very skillful use of very widely used in railway engineering copper cables, for example, previously available interlocking cables, and finally requires only a relatively small number of network access points.
  • Such a device is in particular
  • Control system is coupled via at least one network access point on the data transport network
  • Examples are the energy management for buildings or for large plants in the producing or
  • the SNDs can interrupt or bypass the power bus, as well as measure currents and voltages in the power bus.
  • Supply sides can be covered in certain cases, an interruption. As already mentioned, such an interruption does not lead to failures of connected consumers in a first error case. However, if there is already an undetected break between two
  • Network node unit is present, another
  • interruptions in the bus must be detected within a reasonable time and corrected accordingly, so that e.g. During installation work, it is not by mistake that part of the system is disconnected from the mains.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a system and a method for supplying arranged in an industrial plant decentralized functional units with electrical energy, in the interruptions in the power bus or faulty
  • Network node units in particular their switching modules, reliable and quickly detectable, so
  • Data telegrams exchanges information via a data bus
  • Supply points of a ring-shaped power bus are arranged, which provide the decentralized functional units access to the power bus and optionally to the data bus,
  • Have switching module comprising a first switch and a second switch, with the two switches each having an access to the two feed points is switchable d) the first switch and / or the second switch are optionally apparent and one falling over the inputs of the power bus in the network node unit
  • Data telegrams exchanges information via a data bus
  • Supply points of a ring-shaped power bus are arranged, the decentralized functional units access to the power bus and optionally to the
  • Switching module comprising a first switch and a second switch, wherein the two switches each have access to the two feed points
  • the first switch and / or the second switch is selectively opened and a falling over the inputs of the power bus in the network node unit
  • an evaluation module which evaluates the measured voltage within a network node unit and / or under adjacent network node units to an interruption of the power bus and / or a faulty switching module out. In this way, a system and method are created with which it can be evaluated based on the evaluation of the voltages across the switches within a
  • Network node unit or adjacent network node units is possible to safely detect interruptions of the power bus and / or faulty switches of network node units.
  • Connections is interrupted or if one of the switches has a fault.
  • the voltage values measured on a network node unit can be transmitted via the data bus to an adjacent network node unit and / or the higher-order control system.
  • the data can be accumulated in a suitable manner where their evaluation is provided by means of the evaluation module.
  • Evaluation module is rather an evaluation instance, because the evaluation of the voltage values is done by software and therefore the required hardware for this purpose in a suitable place, such as in the parent Control system (eg the interlocking) or else can be arranged on a master network node unit.
  • a monitoring cycle for the successive opening of the two switches for each network node unit can be provided by means of a successive processing of the network node units starting at one of the two feed points.
  • Network node unit by means of a successive processing of the network node units starting at the im
  • Node unit and then be provided in two-sided extent to the feeding points.
  • Monitoring cycle periodically executed at appropriate intervals or by a network node units or by the higher-level control system, if necessary
  • a typical implementation case for the industrial plant may be a railway network. Accordingly, then by means of the decentralized functional units
  • Traffic monitoring and traffic control units in particular signals, switches (W), axle counters,
  • FIG. 1 shows a schematic view of a
  • Figure 2 is a schematic view of a network node unit for connecting a decentralized network node unit.
  • FIG. 3 is a schematic view of the voltage curve over the power bus in normal operation
  • FIG. 4 shows a schematic view of the voltage curve over the power bus for two types of interruptions
  • Figure 5 shows a schematic view of the voltage curve over the power bus for two hidden interruptions in the power bus.
  • Figure 1 shows schematically a interlocking architecture with a system Sys, which i.a. a signal box STW, a redunant degraded data backbone NB1, NB2, a
  • the interlocking STW controls the train traffic on a track section G, in which here, for example, signals S, points W, a
  • Functional units E are connected to the annular data bus CB in such a way that over each side of the annular data bus CB accessing the
  • Data backbones NB1 and NB2 is given.
  • the data bus CB coupled with corresponding routers / switches SW to the respective data backbone NB1, NB2.
  • FIG. 2 shows schematically the data
  • Controller unit E of a train control component here for example a switch W, to the data bus CB and the power bus EB.
  • a train control component here for example a switch W
  • Such an attachment point comprises a network node unit SND, a communication unit SCU and the actual element controller EC.
  • Communication unit SCU is used for data exchange over both branches of the data bus CB.
  • the network node unit SND is provided which couples to both branches of the power bus EB.
  • the network node unit SND controls and monitors the
  • Energy bus EB detects current overshoots within the power bus and at the connected consumer (SPU with EC). In redundant manner, it is always supplied from two sides with electrical energy and therefore has in a switching module S via a left switch Sl and a right switch S2 and a load switch S3 to the supply unit SPU of the element controller EC.
  • the switching module S also includes a control and / or evaluation logic SL that is used, for example, for measuring the voltages and / or currents at the inputs of the power bus EB in the network node unit SND.
  • the network node unit SND also supplies the
  • Communication unit SCU with voltage and can use this also via an Ethernet connection data
  • Network node unit SND and the supply unit SPU e.g. in the form of a serial RS 422, provided.
  • Energy-technically typical here is, for example, a three-phase connection with 400 VAC.
  • Controller EC controls and supplies the switch W in FIG. 2 in the present case.
  • the element controller EC receives data telegrams from a higher-level one
  • Communication unit SCU the feedback to the
  • FIG. 3 now shows the voltage curve over the
  • Energy bus EB in which here seven network node units SND1 to SND7 are connected, in normal operation.
  • an energy center will be set at which the power is sourced from both supply points SP1 and SP2. Up to this center, the energy in the bus is supplied by only one feeder SP1 or SP2; it only flows in one direction. This results in the following failure scenarios: a) interruptions at any point in the
  • Network node unit SND as indicated in Figure 4 with the letter B for an interruption in SND2.
  • Network node units SNDl to SND7 both stream and
  • each network node unit SND there is a "switch left”, through which the current I flows from right to left, and a “switch right”, through which the current flows to the right.
  • switch left through which the current I flows from right to left
  • switch right through which the current flows to the right.
  • Bus switch that conducts in both directions.
  • the connected supply units SPU can bridge a voltage interruption of about 20 ms.
  • Circuit costs are operated to put test signals on the data bus CB and receive and
  • the network node units SND1 to SND7 present in the energy bus EB can carry out the test procedure autonomously on the basis of a defined time sequence. This is the
  • Network node units assigned a fixed time based on the position in the power bus EB, to which they
  • the network node unit SND can determine the state of the power bus EB by briefly separating the switches S1 and S2.
  • SND2 and SND3 measure different bus voltages at their bus inputs.
  • Switch is defective, different bus voltages at the two voltage measuring points at the bus inputs. The difference is greater than the voltage drop across the Switches Sl, S2 itself. This case can be seen during operation without much effort.
  • the interruption detection system regularly checks for obvious interruptions according to letters (A) and (B) in the energy bus EB. This can also be realized, for example, by adjacent SNDs exchanging their current / voltage measured values and reporting an interruption in the case of irregularities. If
  • the SND in the electrical bus center in this case SND4, separates the switches S1 and S2 for both directions. If at both inputs of the switch module S the voltage does not change significantly, the cables to the two adjacent SND are intact and the next SND can be tested.
  • SND5 disconnects "switch left” which causes SND4 to be fed only from the left and the two inputs on SND5 need to measure different voltage values If the voltage on the left input of SND5 completely collapses, or is below the minimum allowed threshold "Switch right" of SND4 defective (defect (D)) Otherwise, the next SND can be checked.
  • SND6 disconnects "switch left” which causes SND5 to be fed only from the left and the two inputs of the switch module on SND6 need to measure different voltage values If the voltage on the left of SND6 is completely close together SND5 is "switch right" malfunction. Otherwise, the next SND can be checked.
  • SND3 can continue to work in the left direction.
  • SND3 would open “switch right”.
  • Defect (F) would be revealed when "switch left” is opened by SND 1.
  • the check routine can also be used with bi-directionally conductive semiconductor elements, then there is only one bus switch that conducts in both directions.
  • this test run is stopped immediately and the error is displayed by the SND by means of data telegrams and reported to the other SND and / or the interlocking STW and / or another related diagnosis device. Until one
  • interruption leads to a brief voltage interruption in the Element Controller Units E, which lie between the SND currently being tested and the interruption. For this reason, the switches must not be left open for more than 10 ms within the scope of the assumption made above for a 20 ms seized power supply. For the exact localization of the interruption, the entire energy bus EB must also be run through, each SND must briefly open its switches S1 and / or S2. The interruption is reported, and again, no

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

Erfindungsgemäss sind ein System und ein Verfahren zum Versorgen von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten (E) mit elektrischer Energie offenbart, wobei: a) ein übergeordnetes Steuerungssystem (STW) vorgesehen ist, das mit den dezentralen Funktionseinheiten (E) mittels Datentelegrammen Informationen über einen Datenbus (CB, NB1, NB2) austauscht, b) Netzknoteneinheiten (SND) sequentiell zwischen zwei Speisepunkten (PS1, PS2) eines ringartig aufgebauten Energiebusses (EB) angeordnet sind, die den dezentralen Funktionseinheiten (E) den Zugang zu dem Energiebus (EB) und optional zu dem Datenbus (CB) bereitstellen, c) die Netzknoteneinheiten (SND) über ein steuerbares Schaltmodul (S) verfügen, das einen ersten Schalter (S1) und einem zweiten Schalter (S2) umfasst, wobei mit den beiden Schaltern (S1, S2) je ein Zugang zu den beiden Speisepunkten (PS1, PS2) geschaltet wird, d) der erste Schalter (S1) und/oder der zweite Schalter (S2) wahlweise geöffnet wird und eine über den Eingängen des Energiebusses in die Netzknoteneinheit abfallende Spannung messbar ist; und e) ein Auswertemodul (CPU, SL) vorgesehen ist, das die gemessene Spannung innerhalb einer Netzknoteneinheit (SND) und/oder unter benachbarten Netzknoteneinheiten (SND) auf einen Unterbruch des Energiebusses (EB) und/oder ein fehlerhaftes Schaltmodul (S) hin auswertet.

Description

System und Verfahren zum Versorgen von dezentralen
Funktionseinheiten mit elektrischer Energie
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Versorgen von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie.
Derartige dezentrale Funktionseinheiten werden im
Besonderen in Schienenverkehrsnetzwerken z.B wie die Eisenbahn eingesetzt, wo diese genutzt werden, um
Fahrzeug beeinflussende und/oder Fahrzeug überwachende Einheiten zu steuern und bezüglich der Funktionalität zu überwachen und um Prozessdaten aufzunehmen und zurück an eine zentrale Steuerungs- und/oder Überwachungszentrale, wie zum Beispiel eine Leitstelle oder ein Stellwerk, zu melden. Als zugbeeinflussende Einheiten, die also
Anweisungen an den Fahrzeugführer geben oder sogar direkt Eingriffe in der Fahrzeugsteuerung vornehmen oder direkt einen sicheren Fahrweg einstellen, können beispielsweise Signale, Weichen, Balisen, Linienleiter, Gleismagnete und dergleichen sowie auch Sensoren zum Erfassen von
Prozessgrössen des fahrenden Zuges, wie
Leistungsaufnahme, Geschwindigkeit und dergleichen, betrachtet werden. Als Zug- und Gleisabschnitt
überwachende Einheiten können ebenfalls Balisen und
Linienleiter, aber auch Achszähler und Gleisstromkreise und andere Gleisfreimeldesysteme genannt werden.
Grundsätzlich betrifft die vorliegende Erfindung aber alle industriellen Anlagen, in denen funktionale
Einheiten über grössere Strecken verteilt sind und dennoch zentral gesteuert werden müssen. Die zentrale Steuerung kann dabei von einer ortsfesten Leitstelle, aber auch durch eine nicht-ortsfeste virtuelle Leitstelle wahrgenommen werden.
Im Eisenbahnverkehr ist es üblicherweise so, dass diese dezentralen Funktionseinheiten von einem Stellwerk oder einem abgesetzten Stellwerkrechner gesteuert werden. Für den Datentransfer zwischen dem Stellwerk und den
Funktionseinheiten im Gleisbereich sind heute in der Regel standardisierte Kupferkabel vorgesehen, für deren klassische Stelldistanzlängen wegen der physikalischen Übertragungsparameter, den Kabelbelägen (RLC) , bei 10 km in der Praxis die obere Grenze liegt. Bei gewissen Typen von Funktionseinheiten kann diese obere Limite jedoch auch nur bei maximal 6,5 km liegen.
Aus dem Projekt Sinet® der Siemens Schweiz AG und der dazu korrespondierenden europäischen Patentanmeldung EP 2 301 202 AI sind eine Einrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Überwachung von entlang eines
Verkehrsnetzwerks angeordneten dezentralen
Funktionseinheiten bekannt, welche folgenden Kernpunkte umfassen :
a) ein übergeordnetes Steuerungssystem, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels Datentelegrammen Informationen austauscht,
b) ein Datentransportnetzwerk mit einer Anzahl von
Netzzugangspunkten, wobei das übergeordnete
Steuerungssystem über mindestens einen Netzzugangspunkt an dem Datentransportnetzwerk angekoppelt ist;
c) Kommunikationseinheiten, die jeweils an einem
Netzzugangspunkt angeschlossen sind, wobei:
d) die dezentralen Funktionseinheiten zu Untergruppen mit jeweils eigenem Subnetzwerk zusammengefasst sind; und wobei
e) das Subnetzwerk jeder der Untergruppen an jedem seiner beiden Ende jeweils über eine Kommunikationseinheit und über einem Netzzugangspunkt an dem Datentransportnetzwerk angekoppelt ist. Auf diese Weise kann für die Ankopplung der dezentralen Funktionseinheiten ein digitales Datentransportnetzwerk genutzt werden, welches in jeder Weise robust gegen ein einfaches Fehlerereignis ist, dennoch eine sehr geschickte Verwendung von sehr breit in der Bahntechnik eingesetzten Cu-Kabeln, zum Beispiel bisher vorhandenen Stellwerkskabeln, erlaubt und schliesslich auch nur eine vergleichsweise geringe Zahl von Netzzugangspunkten benötigt.
Eine derartige Einrichtung ist dabei in besonders
vorteilhafter Weise für ein Schienennetz für den
Eisenbahnverkehr einsetzbar. Folglich ist dann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zweckmässig, mittels den dezentralen Funktionseinheiten verkehrsüberwachende und verkehrssteuernde Funktionseinheiten, wie
insbesondere Signale, Weichen, Achszähler,
Gleisstromkreise, punkt- und linienförmige
Zugbeeinflussungselemente, an das Datentransportnetzwerk anzukoppeln .
Der Aufbau von technischen Anlagen, besonders auch in der Bahninfrastruktur, ist aufgrund der über 100 jährigen Geschichte des Industrieanlagenbaus und des
Eisenbahnwesens auf Robustheit und Zuverlässigkeit ausgelegt. In der damaligen Konzeption wurden besonders die Aussenelemente der Bahnsicherungsanlagen über relativ kräftige Kabeladern angeschlossen, um die Schaltzustände über die definierten Distanzen sicher detektieren zu können, d.h. die Auslegung erfolgt entsprechend der
Spitzenbelastungen mit ausreichender Reserve. Mit dem Schaltvorgang der Aussenelemente wird über die
Energiezuführung auch die Information übermittelt. Daraus folgt aber in naheliegender Weise auch, dass die
möglichen Distanzen durch den detektierbaren Energiefluss begrenzt sind. Unter heutigen Flexibilitäts- , Kosten- und Ressourcenpolitischen -Aspekten sind diese etablierten Konzepte neben der durch die EP 2 301 202 AI offenbarte Kommunikationsstruktur dringend auch im Bereich der
Energiezuführung zu innovieren und so die bisherige
Kopplung von Information und Energie aufzulösen. Hierzu offenbart die internationalen Patentanmeldung WO 2013/013908 AI eine Lösung. Diese Lösung sieht eine
Einrichtung und ein Verfahren zum Betreiben von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen
Funktionseinheiten vor, umfassend:
a) ein übergeordnetes Steuerungssystem, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels Datentelegrammen Informationen austauscht,
b) ein Datentransportnetzwerk mit einer Anzahl von
Netzzugangspunkten, wobei das übergeordnete
Steuerungssystem über mindestens einen Netzzugangspunkt an dem Datentransportnetzwerk angekoppelt ist;
c) Kommunikationseinheiten, die an einem Netzzugangspunkt angeschlossen sind und den dezentralen Funktionseinheiten den Zugang zu dem Datentransportnetzwerk bereitstellen, und
d) ein Energietransportnetz, an das die dezentralen
Funktionseinheiten angeschlossen sind und das die
dezentralen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie versorgt. Auf diese Weise ist nun auch das
Energietransportnetz vollkommen von einem Stellwerk entkoppelt .
Ausgehend von der heutigen Stellwerkarchitektur mit dezentralen Stationen, aber Punkt-zu-Punkt-
Energiezuführung, wird hiermit ein neuer, innovativer Ansatz beschritten, der von der Siemens Schweiz AG unter dem Namen Sigrid® vertrieben. Die heutigen kabel- und arbeitsintensiven Punkt- zu Punkt-Verbindungen für die Stromversorgung bzw. die Energieversorgung der peripheren Elemente entlang dem Gleis (Element Controller oder auch dezentrale Funktionseinheit genannt) werden ersetzt durch adernsparende und einfach zu montierende Bus- oder
Ringleitungen .
Die in der WO 2013/013908 AI offenbarte Lösung beschränkt sich aber längst nicht nur auf den beschriebenen
Anwendungsfall der Stellwerksarchitektur von Bahnanlagen, sondern geht weit darüber hinaus. Als zukünftige
Beispiele werden das Energiemanagement für Gebäude oder für Grossanlagen in der produzierenden oder
verarbeitenden Industrie auf der Basis dezentraler
Energieversorgung gesehen.
Wenn der Energiebus zwischen zwei Stellwerken oder sonstigen Einrichtungen mit Anschluss zu den
Energieversorgungsnetzen verlegt wird, so kann die
Versorgung der angeschlossenen Verbraucher (dezentrale Funktionseinheiten) von beiden Speiseseiten erfolgen. Dadurch wird eine bisher noch nicht verfügbare Redundanz der Energieversorgung geschaffen. Die dezentralen
Funktionseinheiten - auch Element Controller oder kurz EC genannt) werden dabei durch netzknoteneinheiten - auch
Buskoppler oder kurz SND - Smart Node Device genannt - an den Datenbus und den Energiebus angeschlossen, die
Steuerungs-, Überwachungs- und Diagnosefunktionen
übernehmen können. Die SND können beispielsweise den Energiebus unterbrechen bzw. durchschalten, sowie Ströme und Spannungen im Energiebus messen.
Einfache Defekte, also beispielsweise Kurzschlüsse oder Unterbrüche, im Energiebus führen bei korrekter
Behandlung aufgrund der Redundanz nicht unmittelbar zu einem Ausfall von Elementen. Im Fall einer ausfallenden Speiseseite würde die Versorgung aller dezentralen
Funktionselemente von der zweiten Speiseseite übernommen. Durch die Redundanz der Energieversorgung mit zwei
Speiseseiten kann in gewissen Fällen ein Unterbruch verdeckt werden. Ein solcher Unterbruch führt, wie bereits erwähnt, in einem ersten Fehlerfall nicht zu Ausfällen von angeschlossenen Verbrauchern. Wenn jedoch bereits ein unentdeckter Unterbruch zwischen zwei
dezentralen Funktionselementen oder in einer
Netzknoteneinheit vorhanden ist, wird ein weiterer
Unterbruch gezwungenermassen dazu führen, dass alle zwischen den beiden Unterbrüchen liegenden dezentralen Funktionseinheiten von der Energieversorgung abgetrennt werden. Dies ist insbesondere im Bereich von
Eisenbahnsicherungsanlagen zu vermeiden; es ist daher eine hohe Zuverlässigkeit der Speisung erforderlich.
Deshalb müssen Unterbrüche im Bus innert nützlicher Frist erkannt und entsprechend behoben werden können, damit z.B. bei Montagearbeiten nicht aus Versehen ein Teil der Anlage vom Netz getrennt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zum Versorgen von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie anzugeben, bei dem Unterbrüche im Energiebus oder fehlerhafte
Netzknoteneinheiten, insbesondere deren Schaltmodule, zuverlässig und schnell detektierbar sind, sodass
umgehend Massnahmen zur Wiederherstellung der korrekten Funktion des Energiebusses eingeleitet werden können.
Die Aufgabe wird bezüglich des Systems erfindungsgemäss durch ein System zum Versorgen von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie gelöst, wobei:
a) ein übergeordnetes Steuerungssystem vorgesehen ist, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels
Datentelegrammen Informationen über einen Datenbus austauscht,
b) Netzknoteneinheiten sequentiell zwischen zwei
Speisepunkten eines ringartig aufgebauten Energiebusses angeordnet sind, die den dezentralen Funktionseinheiten den Zugang zu dem Energiebus und optional zu dem Datenbus bereitstellen,
c) die Netzknoteneinheiten über ein steuerbares
Schaltmodul verfügen, das einen ersten Schalter und einem zweiten Schalter umfasst, wobei mit den beiden Schaltern je ein Zugang zu den beiden Speisepunkten schaltbar ist, d) der erste Schalter und/oder der zweite Schalter wahlweise offenbar sind und eine über den Eingängen des Energiebusses in die Netzknoteneinheit abfallende
Spannung messbar ist; und
e) ein Auswertemodul vorgesehen ist, das die gemessene
Spannung innerhalb einer Netzknoteneinheit und/oder unter benachbarten Netzknoteneinheiten auf einen Unterbruch des Energiebusses und/oder ein fehlerhaftes Schaltmodul hin auswertet .
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe
erfindungsgemäss durch ein Verfahren zum Versorgen von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen
Funktionseinheiten mit elektrischer Energie gelöst, wobei:
a) ein übergeordnetes Steuerungssystem vorgesehen ist, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels
Datentelegrammen Informationen über einen Datenbus austauscht,
b) Netzknoteneinheiten sequentiell zwischen zwei
Speisepunkten eines ringartig aufgebauten Energiebusses angeordnet sind, die den dezentralen Funktionseinheiten den Zugang zu dem Energiebus und optional zu dem
Energiebus bereitstellen,
c) die Netzknoteneinheiten über ein steuerbares
Schaltmodul verfügen, das einen ersten Schalter und einem zweiten Schalter umfasst, wobei mit den beiden Schaltern je ein Zugang zu den beiden Speisepunkten geschaltet wird,
d) der erste Schalter und/oder der zweite Schalter wahlweise geöffnet wird und eine über den Eingängen des Energiebusses in die Netzknoteneinheit abfallende
Spannung gemessen wird; und
e) ein Auswertemodul vorgesehen ist, das die gemessene Spannung innerhalb einer Netzknoteneinheit und/oder unter benachbarten Netzknoteneinheiten auf einen Unterbruch des Energiebusses und/oder ein fehlerhaftes Schaltmodul hin auswertet . Auf diese Weise werden ein System und ein Verfahren geschaffen, mit denen es aufgrund der Auswertung der Spannungen über den Schaltern innerhalb einer
Netzknoteneinheit oder benachbarter Netzknoteneinheiten ermöglicht ist, Unterbrüche des Energiebusses und/oder fehlerhafte Schalter von Netzknoteneinheiten sicher aufzuspüren . In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die für die beiden Eingänge des
Energiebusses in einer Netzknoteneinheit gemessenen
Spannungen derselben Netzknoteneinheit verglichen werden. Auf diese Weise lässt sich feststellen, ob die Verbindung zu beiden Speisepunkten intakt ist oder ob eine dieser
Verbindungen unterbrochen ist oder ob einer der Schalter eine Störung aufweist.
Alternativ oder ergänzend hierzu können die für die zwei Eingänge des Energiebusses in zwei unmittelbar
benachbarten Netzknoteneinheiten gemessenen Spannungen verglichen werden. Auf diese Weise lässt sich ebenfalls feststellen, ob die Verbindung zu beiden Speisepunkten intakt ist oder ob eine dieser Verbindungen zwischen den beiden Netzknoteneinheiten unterbrochen ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die auf einer Netzknoteneinheit gemessenen Spannungswerte über den Datenbus an eine benachbarte Netzknoteneinheit und/oder das übergeordnete Steuerungssystem übertragbar sind. Auf diese Weise können die Daten in geeigneter Weise dort aufkumuliert werden, wo deren Auswertung mittels des Auswertemoduls vorgesehen ist. Das
Auswertemodul ist dabei eher eine Auswerteinstanz, weil die Auswertung der Spannungswerte softwaremässig erfolgt und die erforderliche Hardware hierfür daher an einem geeigneten Ort, wie zum Beispiel in dem übergeordneten Steuerungssystem (z.B. das Stellwerk) oder aber auch auf einer Master-Netzknoteneinheit angeordnet sein kann.
Zur Überprüfung ist nun auch möglich die
Netzknoteneinheiten der Reihe nach abzufragen. Hierzu kann ein Überwachungszyklus zum sukzessiven Öffnen der beiden Schalter für jede Netzknoteneinheit im Wege einer sukzessiven Abarbeitung der Netzknoteneinheiten beginnend an einem der beiden Speisepunkte vorgesehen sein.
Alternativ oder ergänzend kann ein Überwachungszyklus zum sukzessiven Öffnen der beiden Schalter für jede
Netzknoteneinheit im Wege einer sukzessiven Abarbeitung der Netzknoteneinheiten beginnend an der im
Spannungsmittelpunkt des Energiebusses liegenden
Netzknoteneinheit und dann in beidseitiger Ausdehnung zu den Speisepunkten hin vorgesehen sein. Somit kann
systematisch von Netzknoteneinheit zu Netzknoteneinheit vorgegangen werden, bis alle innerhalb des Energiebusses sequentiell angeordneten Netzknoteneinheiten abgearbeitet sind .
Zur Sicherstellung der Speisung kann der
Überwachungszyklus in geeigneten Abständen periodisch ausgeführt oder durch eine Netzknoteneinheiten oder durch das übergeordnete Steuerungssystem bedarfsweise
angestossen werden.
Ein typischer Ausführungsfall für die industrielle Anlage kann ein Eisenbahnnetzwerk sein. Entsprechend werden dann mittels der dezentralen Funktionseinheiten
verkehrsüberwachende und verkehrssteuernde Einheiten, wie insbesondere Signale, Weichen (W) , Achszähler,
Gleisstromkreise, punkt- und linienförmige
Zugbeeinflussungselemente, gesteuert . Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden
Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 in schematischer Ansicht eine
Stellwerkarchitektur mit einem Datenbus und einem Energiebus;
Figur 2 in schematischer Ansicht eine Netzknoteneinheit zur Verbindung einer dezentralen
Funktionseinheit mit dem Datenbus und Energiebus ;
Figur 3 in schematischer Ansicht den Spannungsverlauf über dem Energiebus im Normalbetrieb;
Figur 4 in schematischer Ansicht den Spannungsverlauf über dem Energiebus für zwei Unterbruchsarten; und
Figur 5 in schematischer Ansicht den Spannungsverlauf über dem Energiebus für zwei verdeckte Unterbrüche im Energiebus . Figur 1 zeigt schematische eine Stellwerkarchitektur mit einem System Sys, das u.a. ein Stellwerk STW, einen redunant abgebauten Datenbackbone NB1, NB2, einem
Datenbus CB und einen Energiebus EB mit zwei
Speisestellen PS1 und PS2 aufweist. Das Stellwerk STW steuert den Zugverkehr auf einem Gleisabschnitt G, in welchem hier beispielhaft Signale S, Weichen W, ein
Bahnübergang Bue und Achszähler AC angeordnet sind. Diese Zugsicherungs- und beeinflussungskomponenten koppeln jeweils mit einer dezentralen Funktionseinheit - auch Element Controller Unit E genannt - an dem Datenbus CB und dem Energiebus EB an. Die dezentralen
Funktionseinheiten E sind dabei so an den ringförmigen Datenbus CB angeschlossen, dass über jede Seite des ringförmigen Datenbusses CB der Zugriff auf die
Datenbackbones NB1 und NB2 gegeben ist. Der Datenbus CB koppelt dabei mit entsprechenden Routern/Switches SW an dem jeweiligen Datenbackbone NB1, NB2 an.
Figur 2 zeigt nun schematisch die daten- und
energieversorungstechnische Anschaltung der Element
Controller Unit E einer Zugbeeinflussungskomponente, hier zum Beispiel eine Weiche W, an den Datenbus CB und den Energiebus EB . Ein derartiger Anschaltpunkt umfasst eine Netzknoteneinheit SND, eine Kommunikationseinheit SCU und den eigentlichen Element Controller EC. Die
Kommunikationseinheit SCU wird für den Datenaustausch über beide Äste des Datenbusses CB verwendet.
Energieseitig ist die Netzknoteneinheit SND vorgesehen, die an beiden Ästen des Energiebusses EB ankoppelt. Die Netzknoteneinheit SND steuert und überwacht den
Energiebus EB, detektiert Stromüberschreitungen innerhalb des Energiebusses und beim angeschlossenen Verbraucher (SPU mit EC) . In redundanter Weise wird sie immer von zwei Seiten her mit elektrischer Energie versorgt und verfügt daher in einem Schaltmodul S über einen linken Schalter Sl und einen rechten Schalter S2 sowie über einen Lastschalter S3 zur Versorgungseinheit SPU des Element Controllers EC. Das Schaltmodul S umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch eine Steuer- und/oder Auswertelogik SL, die beispielsweise zur Messung der Spannungen und/oder Ströme an den Eingängen des Energiebusses EB in der Netzknoteneinheit SND eingesetzt wird.
Die Netzknoteneinheit SND versorgt auch die
Kommunikationseinheit SCU mit Spannung und kann mit dieser auch über eine Ethernet-Verbindung Daten
austauschen und ist damit in den Datenbus CB eingebunden (z.B. zum Aktivieren des Handbetriebs des SND über
Fernzugriff und Betätigen der Schalter Sl bis S3, zur Abgabe von Diagnosedaten an das Stellwerk oder ein übergeordnetes Service- und Diagnosesytem, Abfrage der aktuellen Spannungen, Ströme, Energie- und
Leistungswerte, Parametrierung des SND, zur Abgabe und/oder Empfang von Daten für die Aufladung/das
Energiemanagement eines hier nicht weiter dargestellten Energiespeichers oder für die Anmeldung eines zukünftigen Leistungsbedarfs) . In die Netzknoteneinheit SND ist hier über den Schalter S3 die Versorgungseinheit SPU
integriert, die die Spannung des Energiebusses EB auf die für den Element Controller EC erforderliche
Eingangsspannung konvertiert. Zudem ist eine
Datenverbindung zwischen dem Schaltmodul S der
Netzknoteneinheit SND und der Versorgungseinheit SPU, z.B. in Form einer serielle RS 422, vorgesehen.
Energietechnisch typisch ist hier zum Beispiel eine dreiphasige Verbindung mit 400 VAC . Der Element
Controller EC steuert und versorgt in Figur 2 vorliegend die Weiche W. Dabei empfängt der Element Controller EC Datentelegramme von einem übergeordneten
Stellwerksrechner CPU via einer Ethernet-Verbindung von der Kommunikationseinheit SCU und gibt über diese
Kommunikationseinheit SCU die Rückmeldungen an den
Stellwerksrechner CPU. Der Stellwerksrechner CPU
repräsentiert hier auch ein entsprechendes Auswertemodul, dass die empfangenen Daten bestimmungsgemäss auswertet.
Figur 3 zeigt nun den Spannungsverlauf über dem
Energiebus EB, in den hier sieben Netzknoteneinheiten SND1 bis SND7 geschaltet sind, im Normalbetrieb. Im normalen Betrieb wird sich irgendwo auf dem Energiebus EB ein Energiemittelpunkt einstellen, an dem die Energie von beiden Speisestellen SP1 und SP2 bezogen wird. Bis zu diesem Mittelpunkt wird die Energie im Bus jeweils von nur einer Speisestelle SP1 oder SP2 geliefert; sie fliesst also nur in einer Richtung. Dadurch ergeben sich die folgenden Ausfallszenarien: a) Unterbrüche an einem beliebigen Punkt in dem
Energiebus EB wie in Figur 4 mit dem Buchstaben A für einen Unterbruch zwischen SND2 und SND 3 bezeichnet; und b) Unterbrüche in den Schaltern Sl, S2 einer
Netzknoteneinheit SND wie in Figur 4 mit dem Buchstaben B für einen Unterbruch in SND2 bezeichnet.
Es wird dabei davon ausgegangen, dass die
Netzknoteneinheiten SNDl bis SND7 sowohl Strom und
Spannung am Energiebus EB, als auch die Stromrichtung im Energiebus EB an beiden Buseingängen (Bus links, Bus rechts) misst. Es wird weiter angenommen, dass in die Netzknoteneinheiten SNDl bis SND7 eine Schaltfunktion im Schaltmodul S implementiert ist, wobei die Schalter Sl und S2 mittels unidirektional oder bidirektional
leitenden Halbleiterbauelementen realisiert sind. Damit ist in jeder Netzknoteneinheit SND ein „Schalter links" vorhanden, durch den der Strom I von rechts nach links fliesst, und ein „Schalter rechts", durch den der Strom nach rechts fliesst. Im Fall des bidirektional leitenden Halbleiterelements gibt es zwar dann nur einen
Busschalter, der in beide Richtungen leitet. Zusätzlich wird hier davon ausgegangen, dass die angeschlossenen Versorgungseinheiten SPU einen Spannungsunterbruch von etwa 20ms überbrücken können.
Die vorliegende Erfindung löst das technische Problem der Überwachung des Energiebusses EB mittels einer
segmentweisen Überprüfung der Netzknoteneinheiten SNDl bis SND7. Es kann mit den sowieso für die Funktion notwendigen Mitteln auch ein versteckter Redundanzausfall aufgedeckt werden. Es muss also weder eine hochpräzise Strom- oder Spannungsmessung auf dem Energiebus EB implementiert werden, noch muss ein grosser
Schaltungsaufwand betrieben werden, um Prüfsignale auf den Datenbus CB zu legen bzw. zu empfangen und
auszuwerten. Natürlich könnten sämtliche Daten z.B. im Wege eine Power Line Communication über den Energiebus EB ausgetauscht werden.
Die im Energiebus EB vorhandenen Netzknoteneinheiten SNDl bis SND7 können den Prüfablauf autonom anhand einer festgelegten Zeitfolge durchführen. Dabei wird den
Netzknoteneinheiten anhand der Position im Energiebus EB ein fixer Zeitpunkt zugewiesen, zu dem sie die
Unterbruchsprüfung durchführen dürfen. Es ist auch möglich, den Prüfablauf über die Kommunikation zwischen den Netzknoteneinheiten synchronisiert ablaufen zu lassen, beispielsweise angestossen von einem
vordefinierten Master SND. Aus der kombinierten Messung von Strom, Stromrichtung und Spannung an beiden Schaltern Sl, S2 kann die Netzknoteneinheit SND durch kurzzeitige Auftrennung der Schalter Sl und S2 eindeutig den Zustand des Energiebusses EB feststellen.
Zunächst wird hier die Reaktion des Energiebusses EB auf die beiden oben dargestellten Unterbruchsfälle (A) und (B) aus Figur 4 beschrieben. Die Netzknoteneinheiten werden nun nur noch SND oder mit ihrer Nummer
referenziert . Im Falle des Unterbruchs (A) wird im Energiebus ein
Spannungssprung sichtbar. Die an den Unterbruch
angrenzenden SND, hier SND2 und SND3, messen an ihren Buseingängen unterschiedliche Busspannungen. Über
Austausch der Messwerte von SND2 und SND3 kann dieser Unterbruch (A) einfach erkannt werden, weil die beiden angrenzenden Netzknoteneinheiten SND2 und SND3 an ihren jeweils zugewandten Buseingängen unterschiedliche
Spannungen messen. Im Falle des Unterbruchs (B) misst das SND, dessen
Schalter defekt ist, an den beiden Spannungsmesspunkten an den Buseingängen unterschiedliche Busspannungen. Der Unterschied ist grösser als der Spannungsabfall über den Schaltern Sl, S2 selbst. Auch dieser Fall lässt sich im Betrieb ohne grossen Aufwand erkennen.
Schwieriger wird es, wenn der Unterbruch nahe am
elektrischen Mittelpunkt im Energiebus liegt, was mit den Buchstaben (C) und (D) in Figur 5 gezeigt ist, oder ein Schalter Sl bis S3 im Schaltmodul S betroffen ist, der nicht in die stromführende Richtung leitet Buchstabe (F) in Figur 5. Hier wird nun der im Folgenden beschriebene Unterbrucherkennungsalgorithmus aktiv.
Die Unterbruchserkennung sucht im Betrieb regelmässig nach offensichtlich auftretenden Unterbrüchen gemäss Buchstaben (A) und (B) im Energiebus EB . Dies kann zum Beispiel auch realisiert werden, indem benachbarte SND ihre Strom- / Spannungsmesswerte austauschen und bei Unregelmässigkeiten einen Unterbruch melden. Wenn
zwischen den Messwerten an den beiden Schaltern eines SND oder zwischen zwei benachbarten SND ein erheblicher
Spannungssprung festgestellt wird, muss ein Unterbruch im Energiebus EB vorliegen. Zusätzlich wird periodisch nach versteckten Unterbrüchen gesucht. Dazu gehen die SND im Falle der synchronisierten Unterbruchserkennung wie folgt vor :
Das SND in der elektrischen Busmitte, hier also SND4, trennt die Schalter Sl und S2 für beide Richtungen auf. Wenn an beiden Eingängen des Schaltmoduls S die Spannung nicht wesentlich ändert, sind die Kabel zu den beiden benachbarten SND intakt und das nächste SND kann geprüft werden .
SND5 trennt „Schalter links" auf, was bewirkt, dass SND4 nur noch von links gespeist wird und die beiden Eingänge auf SND5 unterschiedliche Spannungswerte messen müssen. Fällt die Spannung am linken Eingang von SND5 komplett zusammen, bzw. unter die minimal erlaubte Schwelle, ist „Schalter rechts" von SND4 defekt (Defekt (D) ) . Ansonsten kann das nächste SND geprüft werden.
SND6 trennt „Schalter links" auf, was bewirkt, dass SND5 nur noch von links gespeist wird und die beiden Eingänge des Schaltmoduls auf SND6 unterschiedliche Spannungswerte messen müssen. Fällt die Spannung am Eingang links von SND6 komplett zusammen, ist „Schalter rechts" von SND5 defekt. Ansonsten kann das nächste SND geprüft werden.
Sobald die Prüfroutine den „Schalter links" des SND ganz rechts geöffnet hat und so die gesamte rechte Seite des Energiebusses EB geprüft ist, kann bei SND3 in Richtung links weitergearbeitet werden, wobei im ersten Schritt SND3 „Schalter rechts" öffnen würde. Defekt (F) würde so offenbart, wenn „Schalter links" von SND1 geöffnet wird. Die Prüfroutine kann auch mit bidirektional leitfähigen Halbleiterelementen angewendet werden. Dann gibt es nur einen Busschalter, der in beide Richtungen leitet.
Entsprechend fällt in diesem Fall die Ausfallart „der
Schalter, der nicht in die stromführende Richtung leitet, fällt aus" weg. Nur die Ausfälle A, B, C und D müssten für diesen Fall betrachtet werden. F würde nicht mehr existieren .
Wird irgendwo ein Unterbruch festgestellt, so wird dieser Prüfdurchlauf sofort gestoppt und der Fehler wird von den SND durch Datentelegramme angezeigt und an die anderen SND und/oder das Stellwerk STW und/oder eine andere diesbezügliche Diagnoseeinreichtung gemeldet. Bis eine
Reparatur erfolgt ist, sind Manipulationen im Energiebus EB dann zu unterlassen.
Es ist auch möglich, den Ablauf nur zeitgetriggert ohne explizite Synchronisation zwischen den SND anlaufen zu lassen. Abhängig von der vorherrschenden Stromrichtung öffnet so ein SND nach dem anderen seine Schalter Sl, S2. In diesem Falle würde SND1 als Erstes seinen über die Projektierung vordefinierten Zeitslot
(Zeitsynchronisation über NTP) erhalten und den „Schalter rechts" öffnen (der Strom fliesst von links nach rechts, also wird dieser Strompfad unterbrochen um die andere Stromrichtung zu prüfen) . Als nächstes ist SND 2 dran, und so weiter. Das SND, das von beiden Seiten Strom erhält, öffnet beide Schalter, die SND, in denen der Strom nur von rechts fliesst, öffnen die „Schalter links". Die Unterbruchsdetektion funktioniert analog zum oben beschriebenen Ablauf, ein bereits bestehender
Unterbruch führt aber in diesem Fall zu einem kurzen Spannungsunterbruch in den Element Controller Units E, die zwischen dem gerade prüfenden SND und dem Unterbruch liegen. Die Schalter dürfen deshalb in Rahmen der weiter oben gemachten Annahme einer für 20ms sichergestellten Spannungsversorgung nicht länger als 10ms geöffnet bleiben. Zur exakten Lokalisierung des Unterbruchs muss auch der gesamte Energiebus EB durchlaufen werden, jedes SND muss kurz seine Schalter Sl und/oder S2 öffnen. Der Unterbruch wird gemeldet, und auch hier darf keine
Manipulation ausser der Reparatur am Energiebus EB erfolgen .

Claims

Patentansprüche
1. System (Sys) zum Versorgen von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten (E) mit elektrischer Energie, wobei:
a) ein übergeordnetes Steuerungssystem (STW) vorgesehen ist, das mit den dezentralen Funktionseinheiten (E) mittels Datentelegrammen Informationen über einen
Datenbus (CB, NB1, NB2) austauscht,
b) Netzknoteneinheiten (SND) sequentiell zwischen zwei Speisepunkten (PS1, PS2) eines ringartig aufgebauten
Energiebusses (EB) angeordnet sind, die den dezentralen Funktionseinheiten (E) den Zugang zu dem Energiebus (EB) und optional auch zum Datenbus (CB, NB1, NB2)
bereitstellen,
c) die Netzknoteneinheiten (SND) über ein steuerbares
Schaltmodul (S) verfügen, das einen ersten Schalter (Sl) und einem zweiten Schalter (S2) umfasst, wobei mit den beiden Schaltern (Sl, S2) je ein Zugang zu den beiden Speisepunkten (PS1, PS2) schaltbar ist,
d) der erste Schalter (Sl) und/oder der zweite Schalter (S2) wahlweise offenbar sind und eine am Eingang der Netzknoteneinheit (SND) abfallende Spannung messbar ist; und
e) ein Auswertemodul (CPU, SL) vorgesehen ist, das die gemessene Spannung innerhalb einer Netzknoteneinheit (SND) und/oder unter benachbarten Netzknoteneinheiten (SND) auf einen Unterbruch des Energiebusses (EB) und/oder ein fehlerhaftes Schaltmodul (S) hin auswertet.
2. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die für die beiden Eingänge des Energiebusses (EB) in einer Netzknoteneinheit (SND) gemessenen Spannungen derselben Netzknoteneinheit (SND) verglichen werden.
3. System nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die für die zwei Eingänge des Energiebusses (EB) in zwei unmittelbar benachbarten Netzknoteneinheiten (SND) gemessenen Spannungen verglichen werden.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die auf einer Netzknoteneinheit (SND) gemessenen
Spannungswerte über den Datenbus (CB) an eine benachbarte Netzknoteneinheit (SND) und/oder das übergeordnete
Steuerungssystem (STW) übertragbar sind.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Überwachungszyklus zum sukzessiven und/oder
gleichzeitigen Öffnen der beiden Schalter für jede
Netzknoteneinheit (SND) im Wege einer sukzessiven
Abarbeitung der Netzknoteneinheiten beginnend an einem der beiden Speisepunkte (PS1, PS2) vorgesehen ist.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Überwachungszyklus zum sukzessiven und/oder
simultanen Öffnen der beiden Schalter für jede
Netzknoteneinheit (SND) im Wege einer sukzessiven
Abarbeitung der Netzknoteneinheiten (SND) beginnend an der im Spannungsmittelpunkt des Energiebusses (EB) liegenden Netzknoteneinheit (SND4) und dann in
beidseitiger Ausdehnung zu den Speisepunkten (PS1, PS2) hin vorgesehen ist.
7. System nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Überwachungszyklus periodisch ausgeführt oder durch eine Netzknoteneinheiten (SND) oder durch das
übergeordnete Steuerungssystem (STW) angestossen wird.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die industrielle Anlage ein Eisenbahnnetzwerk ist.
9. System nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels der dezentralen Funktionseinheiten (E)
verkehrsüberwachende und verkehrssteuernde Einheiten, wie insbesondere Signale (S) , Weichen (W) , Achszähler (AC) , Gleisstromkreise, punkt- und linienförmige
Zugbeeinflussungselemente, steuerbar sind.
10. Verfahren zum Versorgen von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten (E) mit elektrischer Energie, wobei:
a) ein übergeordnetes Steuerungssystem (STW) vorgesehen ist, das mit den dezentralen Funktionseinheiten (E) mittels Datentelegrammen Informationen über einen
Datenbus (CB, NB1, NB2) austauscht,
b) Netzknoteneinheiten (SND) sequentiell zwischen zwei Speisepunkten (PS1, PS2) eines ringartig aufgebauten Energiebusses (EB) angeordnet sind, die den dezentralen
Funktionseinheiten (E) den Zugang dem Energiebus (EB) und optional auch zu dem Datenbus (CB) bereitstellen, c) die Netzknoteneinheiten (SND) über ein steuerbares Schaltmodul (S) verfügen, das einen ersten Schalter (Sl) und einem zweiten Schalter (S2) umfasst, wobei mit den beiden Schaltern (Sl, S2) je ein Zugang zu den beiden Speisepunkten (PS1, PS2) geschaltet wird,
d) der erste Schalter (Sl) und/oder der zweite Schalter (S2) wahlweise geöffnet wird und eine dem Eingang der Netzknoteneinheit (SND) abfallende Spannung gemessen wird; und
e) ein Auswertemodul (CPU, SL) vorgesehen ist, das die gemessene Spannung innerhalb einer Netzknoteneinheit (SND) und/oder unter benachbarten Netzknoteneinheiten (SND) auf einen Unterbruch des Energiebusses (EB) und/oder ein fehlerhaftes Schaltmodul (S) hin auswertet.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
die für die beiden Eingänge des Energiebusses (EB) in einer Netzknoteneinheit (SND) gemessenen Spannungen derselben Netzknoteneinheit (SND) verglichen werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die für die zwei Eingänge des Energiebusses (EB) in zwei unmittelbar benachbarten Netzknoteneinheiten (SND) gemessenen Spannungen verglichen werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
die auf einer Netzknoteneinheit (SND) gemessenen
Spannungswerte über den Datenbus (CB) an eine benachbarte Netzknoteneinheit (SND) und/oder das übergeordnete
Steuerungssystem (STW) übertragbar sind.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Überwachungszyklus zum sukzessiven und/oder
simultanen Öffnen der beiden Schalter (Sl, S2) für jede Netzknoteneinheit (SND) im Wege einer sukzessiven
Abarbeitung der Netzknoteneinheiten (SND) beginnend an einem der beiden Speisepunkte (PS1, PS2) vorgesehen ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Überwachungszyklus zum sukzessiven und/oder
simultanen Öffnen der beiden Schalter (Sl, S2) für jede Netzknoteneinheit (SND) im Wege einer sukzessiven
Abarbeitung der Netzknoteneinheiten (SND) beginnend an der im Spannungsmittelpunkt des Energiebusses (EB) liegenden Netzknoteneinheit (SND4) und dann in
beidseitiger Ausdehnung zu den Speisepunkten (PS1, PS2) hin vorgesehen ist.
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