DE102013220155B4 - Decoupling unit for a two-wire fieldbus for reading bus telegrams - Google Patents
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Abstract
Auskoppeleinheit für einen Zweileiter-Feldbus zum Lesen von Bustelegrammen,wobei die Bustelegramme als hochfrequente Bussignale übertragen werden,wobei den einzelnen Busteilnehmern bestimmte Frequenzkanäle zugeordnet sind, die zur Übertragung der Bussignale dienen,wobei der Signalpegel der Bussignale entlang der Zweileiter-Busleitung z. B. aufgrund fehlender Leitungsabschlüsse durch Reflektionen variiertdadurch gekennzeichnet,dass die Auskoppeleinheit zwei Richtkoppler R0, R1 aufweist, die die Bussignale als richtungsspezifische und/oder leiterspezifische Teilsignale ausgeben,dass eine Signalverarbeitungseinheit S vorgesehen ist, in der die Teilsignale verarbeitet werden und an deren Ausgang ein Bustelegramm ausgegeben wird, wenn mindestens ein Teilsignal auswertbar ist.Decoupling unit for a two-wire fieldbus for reading bus telegrams, the bus telegrams being transmitted as high-frequency bus signals, with the individual bus participants being assigned certain frequency channels that are used to transmit the bus signals, the signal level of the bus signals along the two-wire bus line, e.g. B. due to missing line terminations by reflections, characterized in that the decoupling unit has two directional couplers R0, R1, which output the bus signals as direction-specific and / or conductor-specific partial signals, that a signal processing unit S is provided in which the partial signals are processed and at its output Bus telegram is output if at least one partial signal can be evaluated.
Description
Die Erfindung betrifft eine Auskoppeleinheit für einen Zweileiter-Feldbus zum Lesen von Bustelegrammen.The invention relates to a decoupling unit for a two-wire field bus for reading bus telegrams.
Zweileiter-Feldbusse werden häufig in der Automatisierungstechnik zur Kommunikation zwischen mehreren Busteilnehmern (zentralen Steuerungen SPS, Sensoren, Aktoren) eingesetzt. Dabei erfolgt sowohl die Kommunikation wie auch die Energieversorgung der Slaves über ein Zweileiter-Feldbuskabel.Two-wire fieldbuses are often used in automation technology for communication between several bus participants (central controls PLC, sensors, actuators). Both the communication and the energy supply to the slaves take place via a two-wire fieldbus cable.
Viele Feldbussysteme arbeiten häufig nach dem Master Slave-Prinzip (z. B. Profibus), dabei werden Bustelegramme (Datenpakete) zwischen dem Master und den einzelnen Slaves ausgetauscht. Neben Slaves als kommunikative Busteilnehmer, werden auch Busmonitore eingesetzt, die als rein passive Busteilnehmer wirken, weil sie als „Listener“ nur die Bustelegramme lesen und keine Antworttelegramme generieren. Busmonitore dienen hauptsächlich zur allgemeinen Busüberwachung oder als Sicherheitseinrichtung um Anlageteile in kritischen Situationen abzuschalten.Many fieldbus systems often work according to the master-slave principle (e.g. Profibus), in which case bus telegrams (data packets) are exchanged between the master and the individual slaves. In addition to slaves as communicative bus participants, bus monitors are also used that act as purely passive bus participants because, as “listeners”, they only read the bus telegrams and do not generate any response telegrams. Bus monitors are mainly used for general bus monitoring or as a safety device to switch off system parts in critical situations.
Die Anzahl der Slaves ist aufgrund verschiedener Restriktionen wie z. B. der Busspezifikationen oder der Busphysik auf wenige Busteilnehmer (Z. B. 32 bzw. 64) begrenzt.The number of slaves is due to various restrictions such as B. the bus specifications or the bus physics are limited to a few bus participants (e.g. 32 or 64).
Bei herkömmlichen Feldbussystemen sind die Slaves über eine Busschnittstelle galvanisch mit den beiden Leitern des Zweileiter-Buskabels verbunden.In conventional fieldbus systems, the slaves are galvanically connected to the two conductors of the two-wire bus cable via a bus interface.
Die Busschnittstelle dient einerseits als Auskoppeleinheit zum Lesen von Bustelegrammen. Sie dient aber andererseits auch zum Schreiben von Bustelegrammen. Busmonitore benötigen nur die Busschnittstelle in der Funktion als Auskoppeleinheit.The bus interface serves on the one hand as a decoupling unit for reading bus telegrams. On the other hand, it is also used to write bus telegrams. Bus monitors only require the bus interface to function as a decoupling unit.
Die Busschnittstelle wandelt beim Lesen der Bustelegramme die analogen Bussignale, die auf dem Buskabel übertragen werden, in digitale Daten um.When reading the bus telegrams, the bus interface converts the analog bus signals that are transmitted on the bus cable into digital data.
In der Regel ist der Busschnittstelle ein Kommunikationscontroller nachgeschaltet, der z.B. den busspezifischen Protokollstack enthält, in dem die Bustelegramme ausgewertet und deren Telegramminhalt extrahiert wird. Die entsprechenden Informationen können z.B. in einem nachgeschalteten Mikroprozessor weiter bearbeitet werden.As a rule, the bus interface is followed by a communication controller that contains, for example, the bus-specific protocol stack in which the bus telegrams are evaluated and their telegram content is extracted. The corresponding information can be processed further in a downstream microprocessor, for example.
Für verschiedene Bussysteme sind Busschnittstellen und Kommunikationscontroller käuflich erwerbbar, so z. B. der SIM1-Baustein und der SPC4 - Kommunikationscontroller der Fa. Siemens.Bus interfaces and communication controllers are available for purchase for various bus systems, e.g. B. the SIM1 module and the SPC4 communication controller from Siemens.
Um die Anzahl der Slaves und Datendurchsatz zu erhöhen können bei Feldbussen auch Mehrfrequenz-Datenübertragungstechniken eingesetzt werden.In order to increase the number of slaves and data throughput, multi-frequency data transmission technologies can also be used with fieldbuses.
Die Master-Slave Kommunikation erfolgt dann auf unterschiedlichen Datenkanälen, wobei die Kanalzuordnung auch flexibel sein kann.The master-slave communication then takes place on different data channels, whereby the channel allocation can also be flexible.
Aus den Druckschriften
Aus der DE 10 2004 001 474 A1 ist ein Feldbussystem bekannt, das neben einer herkömmlichen ersten Buskommunikationstechnik eine zweite Buskommunikationstechnik gemäß dem DSL-Standard einsetzt. Beide Techniken verwenden als Übertragungsmedium dasselbe Zweileiter-Feldbuskabel.A field bus system is known from DE 10 2004 001 474 A1 which, in addition to a conventional first bus communication technique, uses a second bus communication technique in accordance with the DSL standard. Both technologies use the same two-wire fieldbus cable as the transmission medium.
Bei derartigen Datenübertragungstechniken ist folgende Problematik nicht auszuschließen.With such data transmission techniques, the following problems cannot be ruled out.
Die hochfrequenten Bussignale (z. B. im Bereich von 1-10 MHz) einzelner Busteilnehmer können sich aufgrund fehlender Abschlüsse insbesondere bei Bustopologien mit Baumstruktur durch Reflektionen bei räumlich ausgedehnten Bussegmenten (bis z. B. 200 m) auslöschen. Dies bedeutet, dass es bestimmte Stellen auf der Busleitung geben kann, an denen der Signalpegel der Bussignale eines einzelnen oder auch mehrerer Busteilnehmer so klein ist, dass die Bussignale mit einer herkömmlichen Busschnittstelle nicht mehr zuverlässig gelesen bzw. auswertbar sind.The high-frequency bus signals (e.g. in the range of 1-10 MHz) from individual bus participants can be canceled out due to missing terminations, especially in bus topologies with a tree structure, due to reflections in spatially extended bus segments (up to e.g. 200 m). This means that there can be certain points on the bus line at which the signal level of the bus signals of a single or multiple bus subscribers is so low that the bus signals can no longer be reliably read or evaluated with a conventional bus interface.
Ein an einer solchen Stelle angeschlossener Busteilnehmer würde nicht mehr alle Bustelegramme lesen können.A bus participant connected at such a point would no longer be able to read all bus telegrams.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb eine Auskoppeleinheit für einen Zweileiter-Feldbus zum Lesen von Bustelegrammen anzugeben, die das Lesen aller relevanten Datenpakete auf dem Bus unabhängig vom Ort der Auskoppelstelle ermöglicht.The object of the invention is therefore to specify a decoupling unit for a two-wire field bus for reading bus telegrams, which enables all relevant data packets to be read on the bus regardless of the location of the decoupling point.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.This object is achieved by the features specified in claim 1.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, bei einer Auskoppeleinheit für einen Zweileiter-Feldbus zum Lesen von Bustelegrammen zwei Richtkoppler einzusetzen, um die Bussignale richtungsabhängig und/oder leitungsspezifisch auszukoppeln und entsprechend auszuwerten zu können.The main idea of the invention is to use two directional couplers in a decoupling unit for a two-wire field bus for reading bus telegrams in order to be able to decouple the bus signals in a direction-dependent and / or line-specific manner and to be able to evaluate them accordingly.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the invention are given in the subclaims.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing.
Es zeigen:
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1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Auskoppeleinheit mit zwei separaten Richtkopplern -
2 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Auskoppeleinheit mit einem symmetrischen Richtkoppler -
3 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Auskoppeleinheit mit zwei unsymmetrischen Richtkopplern
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1 schematic representation of a decoupling unit according to the invention with two separate directional couplers -
2 schematic representation of a decoupling unit according to the invention with a symmetrical directional coupler -
3 schematic representation of a decoupling unit according to the invention with two asymmetrical directional couplers
An die beiden Leitern
In der dargestellten einfacheren Variante werden die analogen Bussignale bevor sie dekodiert werden miteinander verknüpft. Damit werden nur zwei Dekodiereinheiten benötigt. Bei günstigen Signalbedingungen liefern beide Dekodiereinheiten identische Bustelegrammen, von denen aber nur eines zur Weiterverarbeitung benötigt wird. Diese Selektion erfolgt in der Zusammenführeinheit.In the simpler variant shown, the analog bus signals are linked to one another before they are decoded. This means that only two decoding units are required. If the signal conditions are favorable, both decoding units deliver identical bus telegrams, of which only one is required for further processing. This selection takes place in the merge unit.
In einer aufwendigeren nicht dargestellten Variante werden alle vier an den Eingängen
Bei günstigen Bedingungen geben auch hier alle vier Dekodiereinheiten übereinstimmende Bustelegramme aus.If the conditions are favorable, all four decoding units also output matching bus telegrams here.
Die Signalverabreitungseinheit funktioniert quasi wie zwei bzw. vier parallel angeordnete bekannte Busschnittstellen (Bus-ICs).The signal processing unit functions like two or four known bus interfaces (bus ICs) arranged in parallel.
Mithilfe der Richtkoppler
Die Teilsignale können in der Signalverarbeitungseinheit
Im Prinzip muss nur ein auswertbares Signal vorliegen, damit die Signalverarbeitungseinheit
Die erfindungsgemäßen Auskoppeleinheiten weisen eine Vielzahl von Vorteilen auf.The decoupling units according to the invention have a number of advantages.
Durch entsprechende Auswertung in der Signalverarbeitungseinheit
Außerdem kann die Position anderer Busteilnehmer, wie z. B. anderer Slaves relativ zu der Auskoppeleinheit ermittelt werden. Zusätzlich kann die Asymmetrie der Bussignale ermittelt werden.In addition, the position of other bus participants, such as. B. other slaves can be determined relative to the decoupling unit. In addition, the asymmetry of the bus signals can be determined.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Auskoppeleinheit an einer beliebigen Stellen entlang des Zweileiter-Feldbuskabels angeklemmt werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass nicht alle Bustelegramme gelesen werden können, weil an der Auskoppelstelle eine Auslöschung der Bussignale erfolgt.A significant advantage of the invention is that the decoupling unit can be clamped at any point along the two-wire fieldbus cable without the risk that not all bus telegrams can be read because the bus signals are deleted at the decoupling point.
Bei einem mit der erfindungsgemäßen Auskoppeleinheit ausgerüsteten Busmonitor können so alle Informationen der am Feldbus angeschlossenen Slaves unabhängig vom Anschlussort für den Anwender am Monitor sichtbar gemacht werden. Bei der Busanalyse ist es für den Anwender wichtig, dass alle Bussignale gelesen werden und alle Businformationen sichtbar sind.In the case of a bus monitor equipped with the decoupling unit according to the invention, all information from the slaves connected to the fieldbus can be made visible to the user on the monitor regardless of the connection location. During bus analysis, it is important for the user that all bus signals are read and all bus information is visible.
Bei einem Slave, der eine erfindungsgemäße Auskoppeleinheit aufweist, stehen unabhängig vom Anschlussort alle Datenkanäle zur Verfügung. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn das Bussystem viele Slaves aufweist und die verfügbaren Datenkanäle zum großen Teil belegt sind. In the case of a slave that has a decoupling unit according to the invention, all data channels are available regardless of the connection location. This is especially important if the bus system has many slaves and the available data channels are largely occupied.
Die erfindungsgemäße Auskoppeleinheit kann auch bei sogenannten Repeatern eingesetzt werden, die als galvanische Trennung zwischen zwei Bussegmenten dienen. Bei so ausgerüsteten Repeatern werden alle Bussignale sicher erfasst und die für gültig erachteten Datentelegramme an das andere Bussegment zuverlässig weitergeleitet.The decoupling unit according to the invention can also be used in what are known as repeaters, which serve as electrical isolation between two bus segments. With repeaters equipped in this way, all bus signals are reliably recorded and the data telegrams considered to be valid are reliably forwarded to the other bus segment.
Mit der erfindungsgemäßen Auskoppeleinheit ist es auch möglich Slaves am Bus zu lokalisieren. Über die Signalstärke, die Verhältnisse der Signalpegel und die Verzögerungszeiten einzelner Bustelegramme kann bestimmt werden, ob sich der entsprechende Slave von der Auskoppelstelle gesehen näher oder weiter entfernt zum Master befindet.With the decoupling unit according to the invention, it is also possible to locate slaves on the bus. The signal strength, the relationships between the signal levels and the delay times of individual bus telegrams can be used to determine whether the corresponding slave is closer to or further away from the master when viewed from the decoupling point.
Die erfindungsgemäße Ankoppeleinheit weist normalerweise zwei Richtkoppler auf. Prinzipiell sind auch Varianten mit nur einem Richtkoppler oder auch verteilte Strukturen mit mehreren Richtkopplern denkbar.The coupling unit according to the invention normally has two directional couplers. In principle, variants with only one directional coupler or distributed structures with several directional couplers are also conceivable.
Die Erfindung ist vorzugsweise bei einem Zweileiter-Feldbus mit symmetrischer Signalübertragung in einem Frequenzbereich 1-10 MHz geeignet. Eine symmetrische Signalübertragung ist bei nicht abgeschirmten Buskabeln üblich.The invention is preferably suitable for a two-wire field bus with symmetrical signal transmission in a frequency range of 1-10 MHz. Symmetrical signal transmission is common with unshielded bus cables.
Claims (4)
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Families Citing this family (1)
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5504736A (en) * | 1992-05-11 | 1996-04-02 | At&T Corp. | Non-invasive link monitor |
US20030012365A1 (en) * | 1997-07-11 | 2003-01-16 | Inline Connection Corporation | Twisted pair communication system |
DE102004001474A1 (en) * | 2004-01-08 | 2005-08-11 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Process plant with several field devices |
US7260185B2 (en) * | 2000-03-31 | 2007-08-21 | Spirent Communications Of Rockville, Inc. | Method and apparatus for gradual application of a hitless monitoring access to a communications circuit employing a guided transmission media |
WO2011116928A1 (en) * | 2010-03-26 | 2011-09-29 | Deutsche Telekom Ag | Apparatus for decoupling a radio-frequency signal transmitted on a data transmission line |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5504736A (en) * | 1992-05-11 | 1996-04-02 | At&T Corp. | Non-invasive link monitor |
US20030012365A1 (en) * | 1997-07-11 | 2003-01-16 | Inline Connection Corporation | Twisted pair communication system |
US7260185B2 (en) * | 2000-03-31 | 2007-08-21 | Spirent Communications Of Rockville, Inc. | Method and apparatus for gradual application of a hitless monitoring access to a communications circuit employing a guided transmission media |
DE102004001474A1 (en) * | 2004-01-08 | 2005-08-11 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Process plant with several field devices |
WO2011116928A1 (en) * | 2010-03-26 | 2011-09-29 | Deutsche Telekom Ag | Apparatus for decoupling a radio-frequency signal transmitted on a data transmission line |
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