专利名称：用于总线系统的吸收单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于提高系统总线的抗干扰能力的吸收单元。
背景技术：
在工业自动化技术领域，设备间通信使用的是如以太网、ftOfibus、Interbus、 Modbus、执行器/传感器接口总线等总线系统，而不再是布线成本很高的并行线路。尤其是执行器/传感器接口总线系统，这种总线系统的抗EMV(EMV = Elektromagnetische
Vertraglichkeit，电磁兼容性)干扰能力是针对工业环境设计的。通过对总线系统的线路
进行合适的工程设计，可将EMV干扰降至最低程度，但部分装置会遇到干扰电平增强的情况，导致总线通信受到严重干扰，以致总线系统上的通信崩溃。这种崩溃是人们极不希望看到的，因为总线通信的任何一次中断几乎都会导致装置故障，从而引发损失极大的生产停顿。而增强的干扰电平大多都是偶然出现，这使得相关的原因排查工作难以展开且极其耗时。
发明内容
因此，本发明的目的是改善系统总线的抗干扰能力。本发明用以达成上述目的的解决方案为一种用于提高一系统总线的抗干扰能力的吸收单元，其中，所述系统总线可以一规定通信频谱进行通信，所述吸收单元包括一高通滤波器和一吸收电阻，其中，所述高通滤波器的输入端可与一系统总线连接，其输出端可与所述吸收电阻连接，并且在遇到高于所述通信频谱的干扰信号时所述高通滤波器为低阻抗，从而由所述吸收电阻将这些干扰信号吸收。本发明用以达成上述目的的另一解决方案为一种提高一系统总线的抗干扰能力的方法，其中，在所述系统总线上以一规定通信频谱进行通信，将一高通滤波器的输入端与所述系统总线连接，输出端与一吸收电阻连接，并且所述高通滤波器设计成使得所述高通滤波器在遇到高于所述通信频谱的干扰信号时为低阻抗，从而由所述吸收电阻将这些干扰信号吸收。进一步的有利实施方式可从从属权利要求中获得。如此一来，当系统总线非期望地受到EMV干扰时，就能借助所述高通滤波器将该系统总线上高于所述通信频谱的干扰信号引走，并借助所述吸收电阻将其吸收。通过这种方式可以避免干扰信号所引发的起消极作用的反射。借此可大幅改善系统总线的抗干扰能力，进而可大幅改善通过该系统总线(包括吸收单元在内)进行通信的总系统的抗干扰能力。本发明可以抑制处于所述通信频谱以外的干扰频谱或干扰信号进入系统总线，从而进一步改善总系统的抗干扰能力。连接在系统总线上的接收解码器通常会采取用以改善信号质量的滤波措施。例如在其上游连接一个低通滤波器，以此避免较高频率的非期望干扰频谱到达该接收解码器。 但是出于技术和成本原因，这种用来抑制干扰频谱的措施只能实现程度有限的高品质，接下来还需要对非期望的干扰频谱作进一步的处理。此外，传统方法所无法解决的另一问题是，干扰频谱非期望地进入系统总线。本发明的措施将克服这个缺点，并大幅减少非期望的干扰频谱。根据本发明的有利实施方式，所述通信频谱介于40KHz与500KHZ之间。这种通信频谱例如应用于执行器/传感器接口总线系统。正常情况下，EMV干扰频谱远高于上述范围(最高超过100MHz)。因此，使用这种通信频谱可以实现稳定的通信， 通信过程中不会与常见的干扰频谱直接重叠。根据本发明另一种有利的实施方式，所述系统总线为一执行器/传感器接口总线。本发明的吸收单元可大幅改善所述执行器/传感器接口总线以及整个执行器/传感器接口总线系统的抗EMV干扰能力。特别是对于为工业环境设计的执行器/传感器接口总线系统而言，这将是一项重大改进。装置停车以及通信出错在工业领域内会引发极其严重的后果。而本发明的吸收单元能在改善系统总线的抗干扰能力方面作出重大贡献。根据本发明的另一实施方式，所述吸收单元由一阻尼串联谐振电路构成。通过用高通滤波器(在本实施例中为一串联谐振电路)将高频干扰传输到吸收电阻上，可更有效地分接和吸收高频干扰。谐振电路的传递函数的斜率比一阶高通滤波器大， 这会对本方案产生有利影响。采用本实施方式时，所述高通滤波器的设计应当以不影响所用通信频谱为前提。根据本发明的另一实施方式，所述阻尼串联谐振电路的谐振频率为6MHz至 IOMHz，优选为 8MHz。通过这种方式，可在过滤和吸收非期望的高频干扰信号时取得最佳效果，特别是对于执行器/传感器接口总线系统而言。根据本发明的有利设计方案，本发明的吸收单元整合在主设备内，其中，所述主设备设计用于所述系统总线上的通信。借此可将所述吸收单元整合在既有的系统组件内，从而不必在系统总线上增设组件。此外，所述吸收单元安装在所述系统总线的一端，借此能直接通过该吸收单元，将干扰信号(一般情况下形成于系统总线一端)的反射引走和吸收。根据本发明的另一实施方式，所述吸收单元整合在一为所述系统总线设计的电源组件内。这种实施方式具有与吸收单元整合在主设备内的方案相同的优点。根据本发明的另一实施方式，所述吸收单元大体在所述系统总线的一端与所述系统总线相连。这样能可靠地消耗和吸收系统总线上的干扰信号，从而可直接通过所述吸收单元，将干扰信号(一般情况下形成于系统总线一端)的反射引走。根据本发明的另一实施方式，所述吸收单元在一干扰源的附近与所述系统总线相连。其优点在于，吸收单元可直接在“源头”处引走和吸收干扰信号。如此一来，干扰信号就不会分布到系统总线上。
下文将借助附图所示的实施例对本发明及其设计方案进行详细说明，其中图1为一总线系统的结构图；图2为一具有吸收单元的双芯系统总线；以及图3为一实施为阻尼串联谐振电路的吸收单元的示意图。
具体实施例方式图1所示的总线系统具有主设备10、电源组件11、从设备14和吸收单元1。这些组件10、11、14、1全部都通过系统总线2彼此相连。在此情况下，如果有非期望的干扰信号进入和在系统总线2上传送，就可用吸收单元1滤除和吸收该干扰信号。在此是借助一个输入端与系统总线2相连的高通滤波器，将高于所用总线系统的通信频谱的干扰信号转而引到吸收电阻上。这个吸收电阻最终将非期望的干扰信号吸收。亦即，直接从系统总线上旁路掉干扰信号，从而避免系统总线上的通信受干扰信号影响。这在工业自动化技术领域内是非常有效的措施。图2为一具有吸收单元1的双线系统总线2。在本实施例中，双线系统总线2为一执行器/传感器接口总线2。执行器/传感器接口总线2在此具有正线12和负线13。执行器/传感器接口总线2上接有吸收单元1。吸收单元1通过高通滤波器3与执行器/传感器接口总线系统2连接。这个高通滤波器3设计成遇到高于所用通信频谱的干扰信号时为低阻抗，因而能将高频信号转送到吸收电阻4上。借此达到用吸收单元4吸收这些高频干扰信号的目的。通过这种方式，可以借助吸收单元1从执行器/传感器接口总线2上引走并吸收高于所用通信频谱的非期望干扰信号，从而减少执行器/传感器接口总线2上的非期望干扰信号。如此可显著改善执行器/传感器接口总线系统的抗干扰能力。执行器/ 传感器接口总线系统的通信可靠性和负载容量将得到大幅改善。图3为一实施为强阻尼串联谐振电路5的吸收单元的示意图。系统总线2在此为一执行器/传感器接口总线。执行器/传感器接口总线2具有正线12和负线13。为了分接执行器/传感器接口总线2上的非期望干扰信号，这里采用了强阻尼串联谐振电路5。强阻尼串联谐振电路5由一高通滤波器和吸收电阻4构成，本实施例用谐振电路15实现所述高通滤波器。串联谐振电路15的谐振频率约为8MHz。串联谐振电路15在此由68pF的电容器6和5. 6 μ H的线圈7构成。吸收电阻4则实施为电阻为47欧姆的第一电阻8和电阻为470欧姆的第二电阻。多次试验结果表明，通过在这种配置中使用强阻尼串联谐振电路 5，可以在为执行器/传感器接口总线2消除非期望干扰信号的过程中取得最佳效果。
权利要求
1.一种用于提高一系统总线O)的抗干扰能力的吸收单元(1)，其中，所述系统总线 (2)能够以一规定通信频谱进行通信，所述吸收单元(1)包括一高通滤波器C3)和一吸收电阻G)，其中，所述高通滤波器(3)的输入端与所述系统总线(2)连接，其输出端与所述吸收电阻C3)连接，并且所述高通滤波器C3)设计成使得在遇到高于所述通信频谱的干扰信号时所述高通滤波器(3)为低阻抗，从而由所述吸收电阻(3)将所述干扰信号吸收。
2.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的吸收单元(1)，其中，所述通信频谱介于40KHz与500KHz之间。
3.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的吸收单元(1)，其中，所述系统总线(2) 为一执行器/传感器接口总线。
4.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的吸收单元(1)，其中，所述吸收单元(1) 为一强阻尼串联谐振电路(5)。
5.根据权利要求4所述的吸收单元(1)，其中，所述强阻尼串联谐振电路(5)的一谐振频率为6MHz至IOMHz，优选为8MHz。
6.一种主设备(10)，包括一根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的吸收单元 (1)，其中，所述吸收单元(1)整合在所述主设备(10)内，所述主设备设计成用于所述系统总线(2)上的通信。
7.一种电源组件(11)，包括一根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的吸收单元 (1)，其中，所述吸收单元(1)整合在所述电源组件(11)内，所述电源组件设计成用于所述系统总线⑵。
8.一种系统总线O)，包括一根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的吸收单元 (1)，其中，所述吸收单元(1)大体在所述系统总线O)的一端与所述系统总线相连。
9.一种系统总线O)，包括一根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的吸收单元 (1)，其中，所述吸收单元(1)在一干扰源的附近与所述系统总线(2)相连。
10.一种提高一系统总线O)的抗干扰能力的方法，其中，在所述系统总线(2)上以一规定通信频谱进行通信，将一高通滤波器C3)的输入端与所述系统总线( 连接，其输出端与一吸收电阻(4)连接，并且所述高通滤波器设计成使得所述高通滤波器在遇到高于所述通信频谱的干扰信号时为低阻抗，从而由所述吸收电阻(4)将所述干扰信号吸收。
全文摘要
本发明涉及一种用于提高一系统总线(2)的抗干扰能力的吸收单元(1)。为了改善所述系统总线(2)的抗干扰能力，本发明提出如下解决方案所述系统总线(2)设计成能够以一规定通信频谱进行通信，所述吸收单元(1)包括一高通滤波器(3)和一吸收电阻(4)，其中，所述高通滤波器(3)的输入端可与所述系统总线(2)连接，其输出端可与所述吸收电阻(3)连接，并且在遇到高于所述通信频谱的干扰信号时所述高通滤波器为低阻抗，从而由所述吸收电阻(3)将所述干扰信号吸收。
文档编号G06F13/40GK102365629SQ200980158349
公开日2012年2月29日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者伯恩哈德·维斯吉克, 斯特凡·维斯吉克 申请人:西门子公司