专利名称：通过开放式现场总线控制总线联网的设备的系统和方法
技术领域：
本发明涉及借助网关通过开放式现场总线控制总线联网的设备的系 统和方法。
所述主题尤其包括数据技术的联网、设备的用户配置以及设备的电能 供给。典型的设备为工业开关设备，如接触器、电动机启动器、功率开关 和测量传感器以及类似的设备。
以上所述的工业开关设备及其他在电设备中通常通过控制系统、例如
通过可编程控制器(SPS)开关或者监视。开关设备通常通过控制布线线路 连接到控制单元(例如SPS)上。所述控制布线线路通常由可以接通和关
断开关设备、在此优选是接触器以及同时为开关所述开关设备提供所需的 能量的线路组成，并且所述控制布线线路涉及为了进行监视将信号从开关 设备反馈到控制单元的线路。用于监视开关设备、在此尤其是监视电动机 启动器的信号例如是接触器开关位置的状态(开/关)或者电动机保护开关 的状态(闭合/脱扣)。
在构造电设备(例如开关柜)时，通常由专业人员手动地实施电开关 设备与控制系统的布线和连接。这个工作往往是构造开关柜的非常费时的 一部分。此外，通过很多相同种类的控制线路进行布线容易发生错误，因 为这些控制线路例如可能在敷设中在线缆管道中被交换并且随后被连接到 错误设备的接线端子上。此外控制线路必须被敷设到各个开关设备上，以 便在那里电连接这些开关设备。
为此还需要以下形式的其他耗费，即为了敷设线路根据尺寸截断电缆 管道，以及必须将这些电缆管道装配到装配平台上，随后可以在这些电缆 管道中敷设各个控制线路。
背景技术：
总线和系统的其他组件之间的装置的连接在现有技术中同样是已知的。例如，在EP 0 779 640 A2中公开了，设置了用于电开关设备的驱动装 置的、具有总线功能的放大器组件。电磁放大器装置或者电子放大器装置 通过接口电路与总线端子连接，并且一方面与供电端子连接而另一方面与 驱动端子连接。接口电路被设计成双向的或者单向的。此外，设置有用于 放大器组件和/或开关设备的调节参数的、由总线接收的信号的开关装置以 及用于检测关于放大器组件和/或开关设备的状态的、向总线传输的信号的 开关设备。
关于到总线的连接，EP0637 784A1公开了一种模块，所述模块设置 有一个总线连接装置，所述总线连接装置一方面与接触系统连接以便电地 和机械地连接在总线上，另一方面与分析处理电子装置连接以便编程地处 理测量信号或者状态信息以及输出关断命令，其中通过总线传输测量信号 或状态信息。所述模块在处理测量数据的情况下自己形成关断命令并且将 所述关断命令输出到用于保护开关的脱扣系统上。
DE 101 47 442 Al公开了一种用于监视具有至少三个用户的总线系统 的方法和装置以及控制单元，其中， 一个用户被构造为上级用户并且发起 总线系统上的每次数据传输。第二用户被构造为可关闭的机动车内部空间 的关闭设备的元件并且第三用户被构造在可关闭的机动车内部空间的外 部。第一用户如此监视数据传输，使得在机动车和/或总线系统的至少一个 运行状态中在总线系统上每次不是由第一用户发起数据传输的情况下第一 用户采取措施，以便阻止数据的传输。作为总线系统，使用LIN总线系统。
DE 101 47 446 Al也公开了一种用于监视具有至少两个用户的总线系 统的方法和装置，其中，至少一个用户被构造为已授权的用户并且监视总 线系统上的数据传输，其中，在总线系统上的每次数据传输时传输一个标 识，并且所述标识可以单义地对应于一个用户。如果数据传输不是由已授 权的用户发起，则阻止待传输的数据的执行。在此同样使用LIN总线系统。
DE 197 56 918 Al公开了一种通信控制装置，其中主站向多个从站传 输堆栈传输帧，并且从站向主站传输各自的应答帧。
DE 689 20 028 T2公开了一种用于通信系统中的循环预留多址访问的 方法和装置，其中设置了对通信网络中的传输介质的访问，所述通信网络 具有折叠总线配置或者双总线配置的单向总线结构以及多个站，这些站连
9接在总线之间。网络包括两个单向的、方向相反的传输总线和多个站，这 些站中的每一个与两个总线连接。此外，设置了一个头端，所述头端以有 规律的间隔在总线上产生时隙，其中每个站在一个时隙上请求访问。
DE34 24 886 Al也公开了一种用于传输数据的方法和装置，其中数据 在时分复用中以数字形式在总线系统中传输。总线系统由中央的控制单元、 多个平等的位于控制单元下级的用户站以及至少一个连接所有用户的数据 总线线路组成。
发明内容
本发明的任务在于如此简化用于借助网关通过开放式现场总线控制总 线联网的设备的系统以及方法，从而不再需要高耗费的布线并且使用者能 够以低的操作成本检验、配置和在出现错误信息时重新启动系统。
对于根据权利要求1的前序部分的系统，如此解决所述任务在系统 内设置唯一的、可插接的连接线路，用于连接总线用户和网关以及用于传 输控制和/或状态数据以及能量。对于根据权利要求31的前序部分的方法， 如此解决所述任务网关在初始额定配置中不期待任何总线用户并且为了 接受至少一个总线用户和产生具有所述至少一个总线用户的新的额定配置 而在网关中启动一个配置模式。对于根据权利要求35的前序部分的开关设 备，如此解决所述任务开关设备具有至少一个用于询问作为总线用户的、 在前的开关设备和/或网关(20)的控制输入端以及用于选择作为其他总线 用户的、后继的开关设备的控制输出端。本发明的进一步构型在从属权利 要求中定义。
因此，本发明涉及一种系统，借助所述系统，作为总线用户的执行机 构，优选是工业开关设备、例如功率开关或者电动机保护开关-接触器组合
通过应用总线系统、在此优选是通过LIN总线数据技术地联网，其目的是
控制和监视所连接的工业开关设备。所述系统具有至少一个网关，其连接 在开放式现场总线和执行机构之间。唯一的、可插接的连接线路连接各个 总线用户或执行机构和网关。所述连接线路用于传输数据、即控制和/或状 态数据以及用于传输能量以向总线用户和系统中可能存在的其他元件供 电。有利地，网关被设置在开放式现场总线和连接线路之间并且具有用于
10与现场总线连接、用于与电网电压和连接线路连接的连接装置。可以通过 所述网关执行大量功能，以下对这些功能进行详细说明。
根据本发明的系统和方法的特别优点是，由可插接的并且可容易装配 的线路连接系统取代了到工业开关设备的控制布线。取消了控制布线的高 耗费以及易发生错误的安装，并且节省了线路敷设所必需的电缆管道的使 用以及管道的装配。
这种布线涉及控制线路——在此优选是用于接触器的控制线路、用于 接通和关断接触器的线路以及状态线路，在此这些状态线路例如被设置用 于询问接触器的开关位置或者电动机保护开关的状态(闭合、脱扣)。
执行机构或者总线用户当然可以是可以交换很多信息和数据的复杂设 备。这种设备例如可以是工业开关设备、如功率开关，电子的电动机保护 继电器或者逆变器。
用于借助网关通过开放式现场总线控制总线联网的设备的系统可以单 独地或者彼此组合地具有以下特征。在此，特别是设置有用于监视网关的 总线控制器。网关自身具有优选至少一个到开放式现场总线的接口、至少 一个到应用总线的接口以及至少一个数据输出端，其中所述至少一个到应 用总线的接口用于控制和询问至少一个位于应用总线上的执行机构或者总 线用户，所述至少一个数据输出端用于与至少一个总线用户的通信。此外 有利的是，网关具有至少一个存储器，用于非易失地保存可由总线控制器 写入的总线配置以及用于保存所述应用总线或者一个应用总线的当前总线 配置。
此外有利的是，网关具有至少一个第一供电插座以及至少一个第二供 电插座，所述至少一个第一供电插座用于以主供电电压供电，所述至少一 个第二供电插座用于以辅助电压供电，所述辅助电压可被传导至总线用户 上或者被传导至总线用户上。此外，网关可以与或者已经与至少一个控制 线路连接，用于响应第一总线用户。
此外有利的是，网关具有至少一个用于显示总线用户以及总线通信的 运行状态的状态显示装置和/或所述至少一个总线用户具有至少一个用于 显示自己的运行状态的状态显示装置。由此，可以时钟光学地控制系统的 符合规定的运行。此外，网关有利地具有至少一个用于通过应用总线连接的总线用户的 总线配置的启动的操纵单元。在所述配置中，即在配置模式中，通过应用 总线由网关检验在应用总线上连接了多少个总线用户，其中总线用户被 有利地依次编号。在此，每个网络用户可以存储自己特有的识别数和/或网 关零电压安全地存储这些识别数。由此，在关断的情况下重新接通之后不 出现数据丢失，从而可以在接通之后在不需要任何其他措施的情况下继续 运行。有利地，在检测所有总线用户之后，所述配置可在网关(20)中存 储为或者在网关(20)中存储为额定配置，并且控制和/或状态数据可在网
关和总线用户之间交换或者在网关和总线用户之间交换。
在至少一个总线用户或者执行机构方面有利的是，所述至少一个总线 用户或者执行机构具有至少一个用于询问在前的总线用户和/或网关的控 制输入端以及具有用于选择后继的总线用户的控制输出端。此外，所述至 少一个总线用户或者执行机构可以包括至少一个控制和编程单元，用于实 现总线通信和执行机构应用的功能。
为了电流供给或者供给能量，所述至少一个总线用户具有用于与电网 电压连接的装置。此外，所述至少一个总线用户具有至少一个用于将数据 流和/或辅助电压接通到后继的总线用户或执行机构上和/或用于将辅助电 压传导到执行机构应用上的装置。
有利地，所述至少一个总线用户具有至少一个用于进行执行机构操作 的装置和/或至少一个用于在应用总线上报告执行机构操作和/或执行机构 位置的装置，从而可以在应用总线上实现执行机构位置和执行机构操作的通信。
此外有利地，所述至少一个总线用户具有至少一个用于通过网关写入 识别数的装置。由此可以检查已连接在应用总线上的用户的数量。在此有 利地，按顺序依次对总线用户进行编号。每个单独的总线用户零电压安全 地存储特有的识别数，即所述特有的识别数在关断之后重新接通时重新可 供使用并且不会由于关断而丢失。同样有利的是，在网关中零电压安全地 存储所有的识别数。
应用总线可以是LIN总线，借助所述LIN总线通过协议可处理或者处 理控制和/或状态数据和应用总线的配置，所述协议尤其是由具有1至8个字节的数据长度的数据帧组成。原则上，具有例如其他数据长度的其他结 构也是可行的。
可能的应用总线配置可固定地写入到网关中。此外可行的是，已写入 的应用总线配置可由总线控制器重写。
关于总线用户或者执行机构，本发明的出发点在于，至少一个执行机 构可以是电开关设备。在此，执行机构尤其是电动机保护开关-接触器组合。
有利地，设置有插接模块，所述插接模块一方面可以具有执行机构特 性，另一方面具有至少一个用于显示执行机构位置的、机械的显示装置和/ 或至少一个用于自己的运行状态的显示装置。由此，可以通过插接模块显 示执行机构位置，所述插接模块可连接在执行机构上、尤其是开关设备上。 替代为开关设备装配新的设备，将插接模块连接到可以具有用于连接所述 连接线路的、相应的插接连接单元的开关设备上就足够了。
此外，插接模块具有至少一个用于连接浮置的开关触点的数字输入端。 这样的数字输入端例如适合于辅助开关，用于询问电动机保护开关-接触器 组合中的电动机保护开关位置。
插接模块可以有利地具有至少一个用于执行机构的电路中断装置。这 种电路中断装置例如可被用于可逆启动器的电闭锁。
在将插接模块安装到电动机保护开关-接触器组合上时，所述插接模块 可以有利地将辅助电压接通到接触器线圈上。这种插接模块的以上所述的 其他特征同样可以有利地设置在这种电动机保护开关-接触器组合中。
系统可被进一步如此构造，使得以总线用户的顺序或者在总线用户之 间接入电源模块，所述电源模块将数据流接通到下一个总线用户上和/或不 接通辅助电压。通过接入电源模块中断了从总线用户到总线用户的"线性 的"能量供给。但位于电源模块之前的总线用户与位于电源模块之后的总 线用户之间的数据连接和主电压被接通。借助所接入的电源模块实现了对 后继的总线用户的新的供电。于是，有利地设置了外部的电压源，所述电 压源向电源模块提供辅助电压，所述辅助电压被传输到随后的总线用户上。 此外，电源模块有利地具有至少一个用于显示外部辅助电压的存在的显示 装置。由此可以控制辅助电压在电源模块以及由此也在至少一个后继的总 线用户上的施加。有利地，至少一个总线用户或执行机构具有用于显示执行机构位置的 显示装置，从而也可以毫无问题地无电流地读取所述执行机构位置。 可以设置至少一个传感器，用于检测总线用户序列中的物理量。 在借助网关通过开放式现场总线控制尤其是工业电路中的总线联网的 设备的方法中，配置模式有利地在操纵所述操纵元件之后开始。
为了更详细地解释本发明，以下根据附图描述本发明的实施例。附图 示出
图1: 一个示例性系统的三种典型的硬件元件，
图2:用于描述系统测试的流程图以及接受应用总线上所连接的设备 的新的配置的流程图，
图3A和3B:应用总线系统的框图，
图4A至4C:总线用户的三种配置，以及
图5:由网关、总线用户以及电源模块组成的系统。
具体实施例方式
在附图中以电动机保护开关-接触器组合为例示出了用于数据技术联 网的系统和所属方法。但本发明的主题并不应被所述示例限制在也可被称 作电动机启动器的电动机保护开关-接触器组合上。
在图1A中示出了网关20，在图1C中示出了形式为电动机保护开关-接触器组合上的插接模块40的总线用户，在图1B中示出了作为示例性系 统的典型硬件元件的电源模块50，所述电源模块50也被称作PM。
网关20具有到上级控制系统、例如到开放式现场总线2 (参见图3A) ——女卩Profibus DP、 Device Net或者CANopen或其他——的接口，由此网 关20与上级的总线系统数据技术地连接。网关20通过同样在图3A中示出 的扁平带状线路8控制联网在应用总线10上的、用作工业开关设备的总线 用户Nl至Nn。网关20具有第一供电装置24和第二供电装置25，所述第 一供电装置24用于连接用于自己的电子装置和总线用户的电子装置的电压 供给14，所述第二供电装置25用于连接总线用户的电压供给16。后者是用于总线用户的执行机构操作的辅助电压，其中在此例如设置了电动机保
护开关-接触器组合的电压或电流供给。总线20具有至少一个发光二极管 28，所述至少一个发光二极管28用于网关和总线通信的运行状态的状态显 示。此外，网关20具有配置按键27，所述配置按键27用于总线用户的自 动总线配置的启动；并且在网关20中具有至少一个存储模块，所述至少一 个存储模块用于总线配置的非易失性的保存。
图1C中所示的插接模块40用于电动机保护开关-接触器组合，所述插 接模块40也被称作SM，其被机械地或电地与接触器适配或者已机械地或 电地与接触器适配。插接模块40具有两个插塞接触件49,这两个插塞接触 件49用于与接触器线圈的电连接。所述插接模块取代控制布线。在此，电 地控制接触器线圈以及电地询问接触器开关位置。此外，可以询问电浮置 的接触，如果或者只要所述电浮置的接触存在。除电功能外，在插接单元 40上设置有开关位置显示装置46，所述开关位置显示装置机械地——操作 者可视地——显示开关位置。此外，接触单元40还具有以下特征 将辅助电压16 (参见图3A和3B)接通到接触器线圈上， 具有用于显示执行机构位置的、机械的开关位置显示装置46， 具有用于自己的运行状态的显示装置48， 具有用于连接浮置的开关触点的数字输入端44， 具有用于执行机构的电路中断装置45, 这种电路中断装置45例如可被用于可逆启动器的电闭锁。 通过已述多芯的——在此6芯的——扁平带状线路8运行应用总线10 (参见图3A和3B)。从网关20开始，从总线用户到总线用户地通过连接 插头插接或导引线路8。在每个总线用户Nx处，插接模块40中的两个插 座41、 42被构造用于在总线输入侧以及总线输出侧接入扁平带状线路8。 因为用户的线性布置，最后一个总线用户Nn在输出侧不具有接入的、作为 连接线路的扁平带状线路8;最后一个总线用户Nn的输出侧(插座42)保 持为"空"。
每个总线用户具有状态显示装置28、 48、 58，以便优选光学地、作为 LED地显示设备状态。每个总线用户Nx的插接模块40和电源模块50具 有两极接线端子44、 45、 54、 55，以便可以在那里连接浮置的触点，例如
15用于辅助幵关以询问电动机保护开关位置。
在图5中示出了系统的其他细节。在第一总线用户Nl上示出了电网连 接的三个线路L1、 L2、 L3和负载M，所述第一总线用户Nl在此被示例性 地构造为电动机保护开关-接触器组合。此外，在标注为Nl、 N2、 N3至 Nn的总线用户的上半部分中示出了电动机保护开关，在下半部分中示出了 具有其插座41和42以及用于接触器的接触位置的机械显示装置48的、插 在接触器上的插接模块40。根据图5的示图可理解为具有n个用户的应用 总线10，在所述应用总线10中可以选择性地加入图5中所示的电源模块 50。以下对电源模块50进行进一步的说明。
在图2A中示出了用于描述系统测试的流程图，在图2B中示出了用于 接受新的额定配置的流程图。两个图的流程图可彼此过渡。
在图2A中，在第一步骤中要求电压应被接通到网关上。在下一步骤 中，网关检查是否可以在总线上到达一个用户。如果对这个问题的回答 为"是"，则接下来询问所述用户是否被网关期待。如果对这个问题的回
答也为"是"，则所述用户在另一步骤中被网关配置。随后，网关通过已配
置的用户选择下一个用户。接下来，由网关重新检査是够可以在总线上 到达一个用户，并且询问循环由此封闭。如果在开始时或者在这个地方对 所述问题的回答为"否"，则提出其他问题 一个用户是否被网关期待。如 果对这个问题的回答也为"否"，则出现这样的情形不存在总线用户，这 被预先给定为额定配置。即确定网关-总线的配置是正确的并且系统已准备 好运行，因为额定配置和实际配置相同。于是通过LED显示所述状态("状 态LED亮")。
如果当不可以在总线上到达任何用户时，对一个用户是否被网关期待 的问题的回答为"是"，或者如果当用户被确定为可以在总线上到达时，对 所述用户是否被网关期待的问题的回答为"否"，则出现配置错误，即网关 和总线没有准备好运行。于是，同样通过显示LED显示所述状态("状态 LED亮")。作为循环一直运行以下问题 一个用户是否可以在总线上到达 和所述用户是否被网关期待，直到检测到所有被网关期待的并且已被写入 到配置中的总线用户。
在结果中存在两种可能实际配置与额定配置相同以及实际配置与额
16定配置不同。在第一种情况中，系统准备好运行并且通过静态发光的状态
LED28"显示所述状态。在实际配置与额定配置不同的情形中，状态LED28" 闪烁，由此促使操作人员操纵配置按键27。通过操纵配置按键27接受现有 配置作为额定配置，并且系统过渡到最终的检验(图2B)。
在此，每个单独的用户被网关询问并且可能存在的参数被保存在网关 中。继续检査是否已超过应用总线上的用户最大许可数量。如果情况是 这样，则网关重新过渡到错误状态，因为额定配置与实际配置不同。如果 情况不是这样，则用户数据被读取并且被保存在网关中。网关通过已到达 的用户选择下一个用户并且对于所述下一个用户同样检査是否存在到达 可能性。如果己检测了所有的用户，则网关和这些用户过渡到正常的运行 状态中，在所述正常运行状态中，在网关和这些用户之间交换控制数据或 者状态数据。所述配置被作为新的额定配置非易失地存储在网关中。
在图3A和3B示出总线控制的框图。图3A再次给出网关和第一总线 用户N1，图3B重新给出加入到第二和第三总线用户N2、 N3之间的电源 模块50以及第二总线用户N2。在供电侧绘有用于开放式现场总线2 (插接 连接或者插座23)以及电压供给(主电压14或者Ul、辅助电压16或者 U2)的输入端。Ul为用于网关中的电子装置以及用户的电子装置的电压供 应14， U2为用于用户应用的辅助电压16。网关的输出端(插座22)导引 至6芯的扁平带状线路8。
电源模块(PM) 50可被选择性地在任意位置上接入到总线用户的线性 顺序中(图3B)。这在图5中再次示意性地示出。通过接入电压模块中断 了从总线用户到总线用户的"线性的"能量供给。数据连接和主电压14在 位于电源模块之前的总线用户N1、 N2、 N3和位于电源模块之后的总线用 户Nn之间导通。
借助接入到总线线路连接中的电源模块50实现了用于总线顺序中在后 的总线用户(组G)的新的供电，为此电源模块连接到电压供应16'上，例 如连接到24V直流电压上。在图3B中，电压供应16'被示意性地表示为来 自下方(参照附图页)，在图5中，电压供给16'被示意性地表示为来自上 方(参照附图页)。所述电压供应例如可以是用于一组网络用户的接触器供 电，其应作用为自己的紧急关断组。电源模块具有用于能量供给16'的螺纹连接端子或者插座54、 55。此外，电源模块——如同其他总线用户——具有两个插座51、 52,其中， 一个插座是用于所述连接插接系统的输入端而另一个插座是用于所述连接插接系统的输出端。同样，在电源模块上设置有状态显示装置58，尤其用于通过LED的光学显示，所述状态显示装置58显示用于组G的供给电压16'是否施加在电源模块之后的总线用户上。
借助所提出的系统，不再需要实施联网的工业开关设备的传统控制布线。尤其是对于电动机保护开关-接触器组合，借助一个唯一的、可插接的连接线路进行联网。连接线路8 —方面传输控制数据或者状态数据而另一方面传输开关设备所需的能量。此外，通过使用以上所述的电源模块可以形成总线用户组，由此可以实现一个这样的组的分别的能量供给和能量监视。分组例如可被用于建立确定的区段或者确定的回路，其中开关设备形成分别的紧急关断，其中开关设备可被监视、接通或者关断。如以上所述，电源模块可被选择性地使用。
根据图4A至4C说明系统的功能和工作原理。在附图中，具有参考标号28"和48"的白色圆圈表示发光的LED，具有参考标号28和48的黑色圆圈表示不发光的LED，具有参考标号28邻48'、具有光环的圆圈表示闪烁的LED。
对于连接到开放式现场总线2的系统上，网关20是中央元件。由网关向总线用户Nl至Nx供给能量，控制和监视总线用户Nl至Nx，以及向上级现场总线2传输所有已连接的总线用户的控制和状态数据。网关首先为了自己的电子装置与电压供应14连接，其次与向总线用户供电的电压供应16连接。通过电压供给的所述构造，可以与总线功能(例如紧急关断系统)无关地断开用于总线用户的辅助电压16 (例如接触器线圈上的电压)。
通过在此设置的6芯扁平带状线路8的插接连接系统可以按顺序连接总线用户，例如具有插接模块的电动机保护开关-接触器组合。如果首次将主电压14接通到所建立的系统上，则网关20检查应用总线系统上己连接的总线用户Nl至Nx，如以上已经针对图2A和2B所说明的那样。在初始情形中，无总线用户的布置被设置为额定配置。在连接各个总线用户之后更新所述布置，如以上所述。
在图4A中，n个总线用户在初始额定配置情况下，即在无网络用户的情况下布线。在此，首先由于额定配置，网关20不期待任何用户。于是网关由于配置错误过渡到错误状态中，这在网关20上通过闪烁的LED28'(图4A中所示的网关20的右上角)光学地显示。通过连接线路8直接连接在网关上的第一总线用户Nl上的控制LED同样闪烁(LED48'),因为所述第一总线用户Nl没有被网关所期待。其他总线用户N2至Nx的所有其他的状态或控制LED48不发光，即是关断的。
根据图4B，为了接受所连接的总线用户作为额定配置，在网关20上按下配置按键27。现在，通过应用总线10由网关按顺序检査在应用总线IO上已连接多少个总线用户(Nl至Nx)。在此，按顺序对总线用户进行编号。每个单独的总线用户零电压安全地保存特有的识别数，即特有的识别数在关断之后重新接通时仍然可供使用并且不因为关断而丢失。在网关中，同样零电压安全地保存所有的识别数。在这个过程之后，所有已连接的总线用户都被配置。网关上的LED28"和总线用户上的LED48"全部静态接通和发光。
图4B对应这样的情况，其中，系统已被网关关于主电压14电断开并且被重新接通。在接通之后，网关按顺序检查所有已连接的总线用户并且将这些总线用户逐步地与内部存储的额定配置比较。在所述情形中，额定配置与所连接的用户配置(实际配置)——因为未改变——相一致。因此，系统保持为已准备好运行。
现在，可以通过上级的开放式现场总线2的总线控制器控制和监视各个总线用户。如果所连接的设备的结构例如由于扩展或者减少设备而发生改变，则这根据异常的额定-实际配置被网关识别并且通过状态LED 28显
不o
图4C示出一个具有网关20和n个总线用户Nl至Nn的现有配置的例子，这些总线用户在配置之后己准备好运行。如果所述结构通过一个或者多个总线用户(Nin)补充，则在接通后得到下图。网关状态LED28'闪烁，因为到目前为止的额定配置(n个总线用户)与实际配置(n+l个总线用户)不同。此夕卜，第一被加入的总线用户Nin的LED48'也闪烁(在多个被加入的总线用户情况下也是如此)，因为网关未期待所述第一被加入的总线用户或者所述多个被加入的总线用户。使用者可以非常简单地根据闪烁的LED识别到实际配置的异常在哪里。通过简单地按下配置按键27，由网关自动地执行新的配置。在自动的总线配置过程之后，现在对于n+x个总线用户的情形与图4B中所示的对于n个总线用户的情形相同。
图5示出使用至少一个电源模块来形成总线用户的组G。位于电源模块后面的总线用户、在此为电动机保护开关-接触器组合上的接插模块通过电源模块与用于用户应用的辅助电压供应16断开，并且电源模块为位于电源模块后面的总线用户进行新的供电。应用总线IO被数据技术地以及关于总线用户的电子装置的主电压供给14地在电源模块中1:1地接通。在切断馈入到电源模块中的辅助电压16'的情况下，电源模块后面的总线用户、例如接触器是无电压的。但总线用户的电子装置继续保持供电并且因此可以继续向网关传输当前的执行机构状态、例如电动机启动器的接触状态。
由此，电源模块的使用有利地实现了可以形成电动机保护开关-接触器组合的独立的组，例如一个紧急关断电路，所述紧急关断电路可被单独地关断。可在连接插接系统中的任意位置上应用电源模块。也可以在连接插接系统中嵌入多个电源模块，从而形成总线用户的多个独立的组。
以上所述的系统特征和系统元件可被单独设置也可被彼此组合地设置。除所描述的实施方案外还可以具有无数其他的实施方案，其中在系统内设置唯一的连接线路，用于连接总线用户和用于传输控制和/或状态数据以及能量。
附图标号表
2 开M现场总线
8 连接线路(例如6芯扁平带状线路)
10 应用总线(LIN总线)
Nl至Nn-x 总线用户(执行机构、电动机启动器、功率开关)14、14,主电压(24VDC)
16、16,辅助电压(24VDC)
20网关
22网关的插座
23开放式现场总线的插座
24供电主电压(螺纹连接端子)
25供电辅助电压(螺,接端子)
27配置按键
28状态LED
40SM插接模块
41、42用于扁平带状线路上的插头的插座
44、45用于电压供给的插座
46机械的显^S
48控制LED
49电动机启动器膚况下用于安置在接触器上的弓脚
50PM电源模块
51、52用于扁平带状线路上的插头的插座
54、55用于电压供给的插座
58控制LED
Ll、L2、 L3电网电乐卜的负载(电动机)
M电网电乐卜,的负载(电机)
2权利要求
1.用于借助一网关通过一开放式现场总线(2)控制作为总线用户(N1至Nx)的、总线联网的设备的系统，其特征在于，在所述系统内设置有一唯一的、可插接的连接线路(8)，用于连接总线用户(N1至Nx)和网关(20)以及用于传输控制和/或状态数据和能量。
2. 根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述网关(20)被设置在所述开放式现场总线(2)和所述连接线路(8)之间并且具有用于连接所述现场总线(2)、用于连接电网电压和所述连接线路(8)的连接装置。
3. 根据以上权利要求中任一项或根据权利要求1的前序部分所述的系统，其特征在于，所述网关具有至少一个到所述开放式现场总线(2)的接口 (22)、至少一个到一应用总线(10)的接口以及至少一个数据输出端，所述至少一个到一应用总线的接口用于控制和询问至少一个位于所述应用总线(10)上的执行机构或总线用户(Nl至Nx)，所述至少一个数据输出端用于与至少一个总线用户(Nl至Nx)的通信。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的系统，其特征在于，设置有一总线控制器，用于监视所述网关。
5. 根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述网关具有至少一个存储器，用于非易失地保存一可由总线控制器写入的总线配置以及用于保存所述应用总线(10)或一应用总线(10)的存在的总线配置。
6. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述网关包括至少一个第一供电插座(24)以及至少一个第二供电插座(25)，所述第一供电插座用于以主供电电压(14)供电，所述第二供电插座用于以一辅助电压(16)供电，所述辅助电压可被导通或被导通至所述总线用户(Nl至Nx)。
7. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述网关可与或已与至少一个控制线路(Control)连接，用于响应第一总线用户(Nl)。
8. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述网关具有至少一个用于显示总线用户(Nl至Nx)和总线通信的运行状态的状态显示装置(28)和/或所述至少一个总线用户(Nl至Nx)具有至少一个用于显示自已的运行状态的显示装置。
9. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述网关具有至少一个操纵元件(27)，用于通过所述应用总线连接的总线用户(Nl至Nx)的启动的一总线配置。
10. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少—个总线用户(Nl至Nx)作为执行机构具有至少一个控制输入端和一控制输出端，所述至少一个控制输入端用于询问一在前的总线用户和/或所述网关(20)，所述控制输出端用于选择一后继的总线用户。
11. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个总线用户(Nl至Nx)包括至少一个控制和编程单元，用于实现总线通信和执行机构应用的功能。
12. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个总线用户(Nl至Nx)具有一用于连接到电网电压(Ll， L2，L3)上的装置。
13. 根据权利要求6至12中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个总线用户(Nl至Nx)具有至少一个装置，用于将数据流和/或所述辅助电压(16)接通到一后继的总线用户或执行机构上和/或用于将所述辅助电压(16)接通到一执行机构应用上。
14. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个总线用户(Nl至Nx)具有至少一个用于实施执行机构操纵的装置和/或至少一个用于在所述应用总线(10)上告知执行机构操纵和/或执行机构位置的装置。
15. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个总线用户(Nl至Nx)具有至少一个用于通过所述网关(20)写入一识别数的装置。
16. 根据权利要求3至15中任一项所述的系统，其特征在于，所述应用总线是一 LIN总线(10)，借助所述LIN总线所述控制和/或状态数据并且所述应用总线的配置的处理完成可通过一协议被处理或者通过一协议被处理，所述协议尤其是由具有1至8个字节的数据长度的LIN数据帧组成。
17. 根据权利要求3至16中任一项所述的系统，其特征在于， 一应用总线配置被固定地写入在所述网关(20)中。
18. 根据权利要求17所述系统，其特征在于， 一被写入的应用总线配置可由所述总线控制器重写。
19. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个总线用户或执行机构(Nl至Nx)是一电幵关设备。
20. 根据权利要求1至18中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个总线用户或执行机构(Nl至Nx)是一电动机保护开关-接 触器-组合。
21. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，设置有一 插接模块(40)，所述插接模块具有至少一个用于显示执行机构位置 的机械的显示装置(46)和/或至少一个用于自己的运行状态的显示 装置(48)。
22. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，设置有一 插接模块(40)，所述插接模块具有至少一个用于连接一浮置的开关 触点的数字输入端(44)。
23. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，设置有一 插接模块(40)，所述插接模块具有至少一个用于所述执行机构的电 路中断装置(45)。
24. 根据以上权利要求21至23中任一项所述的系统，其特征在于， 所述插接模块(49)被设置在一电动机保护开关-接触器-组合上。
25. 根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述插接模块(40) 将所述辅助电压(16)接通到接触器线圈上。
26. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，在所述总 线用户(Nl至Nx)之间接入一电源模块(50)，所述电源模块将数 据流传输到下一个总线用户和/或不传输所述辅助电压(16)。
27. 根据权利要求26所述系统，其特征在于，设置有一外部的电压 源，所述外部的电压源向所述电源模块(50)输送一辅助电压(16')， 所述辅助电压被传输到所述后继的总线用户上。
28. 根据权利要求27所述系统，其特征在于，所述电源模块(50) 具有至少一个用于显示所述外部的辅助电压(16，)的存在的显示装 置〈58)。
29. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，至少一个 总线用户或执行机构(Nl至Nx)包括一用于显示执行机构位置的、 机械的显示装置(46)。
30. 根据以上权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，在所述系 统中设置有至少一个传感器，用于以所述总线用户(Nl至Nx)的顺 序检测物理量。
31. 借助一网关通过一开放式现场总线借助根据以上权利要求中任 一项所述的系统控制电路中总线联网的设备的方法，其特征在于，所 述网关在一初始额定配置中不期待任何总线用户(Nl至Nx)，并且 为了接受至少一个总线用户(Nl至Nx)以及产生一具有所述至少一 个总线用户(Nl至Nx)的、新的额定配置在所述网关中启动一配置 模式。
32. 根据权利要求31所述方法，其特征在于，在所述配置模式中， 通过一应用总线(10)由所述网关检验多少总线用户(Nl至Nx) 连接在所述应用总线(10)上，其中这些总线用户(Nl至Nx)被依 次编号。
33. 根据权利要求32所述方法，其特征在于，每个总线用户(Nl至 Nx)零电压安全地保存它特有的识别数和/或所述网关(20)零电压 安全地保存这些识别数。
34. 根据权利要求31至33中任一项所述的方法，其特征在于，在检 测所有总线用户(Nl至Nx)之后，可将或将所述配置作为额定配置非易失地保存在所述网关(20)中，并且可在或在所述网关(20)和 所述总线用户(Nl至Nx)之间交换控制和/或状态数据。
35. 开关设备，可由根据权利要求1至30中任一项所述的系统控制， 其特征在于，所述开关设备具有至少一个控制输入端和至少一个控制 输出端，所述至少一个控制输入端用于询问一作为总线用户的、在前 的开关设备和/或一网关，所述至少一个控制输出端用于选择一作为 其他总线用户的、后继的开关设备。
36. 根据权利要求35所述开关设备，其特征在于，所述开关设备包 括至少一个控制和编程单元，用于实现总线通信和开关设备应用的功
37.根据权利要求35或36所述开关设备，其特征在于，所述开关设 备具有至少一个用于通过所述网关(20)写入一识别数的装置。
全文摘要
在用于借助网关通过开放式现场总线控制总线联网的系统及方法中，如此进行简化，使得省去高成本的布线并且操作人员可以以低的操作成本检验、配置以及在出现错误信息时重新启动系统。为此，在这种系统中，在系统内设置了唯一的、可插接的连接线路(8)，用于连接总线用户(N1至Nx)和网关(20)以及用于传输控制和/或状态数据和能量。在用于借助网关通过开放式现场总线控制总线联网的设备的方法中，为了解决问题，网关在初始额定配置中不期望任何总线用户(N1至Nx)并且为了接受至少一个总线用户(N1至Nx)以及产生具有所述至少一个总线用户(N1至Nx)的新的配置而在网关中启动一个配置模式。
文档编号H04L12/40GK101690019SQ200780053681
公开日2010年3月31日 申请日期2007年7月6日 优先权日2007年7月6日
发明者G·赖特 申请人:默勒有限公司