DE4344904A1 - Connection of activators and sensors to field bus - Google Patents

Connection of activators and sensors to field bus

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Abstract

A field bus has an interface module (12) that has couplings (20) that interconnect the actuator (14), electromagnetic valve (16) and sensor (18) modules. The coupling between the different modules is made by optical or inductive devices. The field bus interface is based upon a microcomputer and the coupling lines have both data and address functions for selective operation of the modules.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Kopplung von Akto­ ren und/oder Sensoren und/oder Magnetventilen an einen Feldbus.The invention relates to a system for coupling Akto ren and / or sensors and / or solenoid valves to one Fieldbus.

Es sind Systeme bekannt, bei denen die Feldbusschnitt­ stelle und die erforderlichen Peripherieschaltungen zur Ankopplung von Aktoren und Sensoren an den Feldbus bau­ lich zu einer Einheit zusammengefaßt sind. Hierzu gehören auch Ventilinseln, bei denen mehrere Magnetventile über eine Feldbusschnittstelle angesteuert werden. Nachteilig ist hier jedoch, daß der Anwender für unter­ schiedliche Aufgabenstellungen auf eine Vielzahl von Ausführungen mit unterschiedlicher Zahl von elektrischen Ein- und Ausgängen bzw. Magnetventilen angewiesen ist. In manchen Fällen muß der Anwender hierbei eine Ausbau­ stufe verwenden, die über mehr Ein- und Ausgänge verfügt, als er für seinen Anwendungsfall benötigt. Das führt zu höheren Kosten und auch zu einem Datenverlust im Über­ tragungsprotokoll des Feldbussystems.Systems are known in which the fieldbus cut and provide the necessary peripheral circuits Coupling of actuators and sensors to the fieldbus construction Lich are combined into one unit. This includes also valve terminals in which several solenoid valves over a fieldbus interface can be controlled. The disadvantage here, however, is that the user for under different tasks on a variety of Versions with different numbers of electrical Inputs and outputs or solenoid valves. In some cases the user has to do this use a stage with more inputs and outputs, than he needs for his use case. That leads to higher costs and also a loss of data in the over protocol of the fieldbus system.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein System zu schaffen, bei welchem der Anwender die Anzahl und die Art der für seinen Anwendungsfall erforderlichen Sensoren, Aktoren und/oder Magnetventilen selbst bestimmt.The object of the invention is therefore to create a system in which the user the number and type of for sensors, actuators and / or solenoid valves themselves determined.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das System gebildet ist aus einem Feldbus-Interface und einer Mehrzahl von einzelnen Segmenten, die individuell mitein­ ander koppelbar und an das Feldbus-Interface ankoppelbar sind.According to the invention, this is achieved in that the System consists of a fieldbus interface and one Plurality of individual segments that are individually related can be coupled and connected to the fieldbus interface  are.

Ein solches Segment kann ein Aktor, ein Sensor oder ein Magnetventil sein.Such a segment can be an actuator, a sensor or a Be a solenoid valve.

Vorzugsweise sind die Sensoren mit dem Feldbus-Interface bzw. miteinander mittels optischer Koppler und/oder mit­ tels induktiver Koppler und/oder Transformatoren koppel­ bar.The sensors are preferably with the fieldbus interface or with each other by means of optical couplers and / or with coupling by means of inductive couplers and / or transformers bar.

Die Adressierung der einzelnen Segmente erfolgt zweck­ mäßigerweise über ein Schieberegister, das aus den Flip- Flops Do bis Dn der einzelnen Segmente gebildet ist.The individual segments are expediently addressed via a shift register which is formed from the flip-flops D o to D n of the individual segments.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in derAn example embodiment of the invention will explained below with reference to the drawing in which

Fig. 1 schematisch ein System nach dem Stand der Technik zeigt. Fig. 1 shows schematically a system according to the prior art.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems. Fig. 2 shows an embodiment schematically shows a system according to the invention.

Fig. 3 zeigt schematisch eine weitere Aus­ führungsform eines erfindungsgemäßen Systems. Fig. 3 shows schematically a further embodiment of a system according to the invention.

Bei dem bekannten System nach Fig. 1 ist eine Mehrzahl von Aktoren und Sensoren baulich zu einer Einheit zu­ sammengefaßt, die als Ganzes mit dem Feldbus gekoppelt ist. Hier kann der Fall eintreten, daß der Anwender für seinen Anwendungsfall nur einen Teil der Aktoren und/oder Sensoren der in Fig. 1 dargestellten Einheit benötigt, während die übrigen Aktoren und Sensoren für diesen An­ wendungsfall nicht erforderlich sind, dem Anwender aber keine Einheit zur Verfügung steht, die gerade die von ihm gewünschte Zahl von Aktoren und Sensoren umfaßt.In the known system according to FIG. 1, a plurality of actuators and sensors are structurally combined to form a unit which is coupled as a whole to the fieldbus. Here, the case may arise that the user only needs a part of the actuators and / or sensors of the unit shown in FIG. 1 for his application, while the other actuators and sensors are not required for this application, but the user does not need a unit Is available, which includes just the number of actuators and sensors desired by him.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes System, bei welchem der Feldbus 10 mit einer Feldbusanschaltung 12 verbunden ist, die ihrerseits mit drei individuellen Segmenten 14, 16 und 18 gekoppelt ist, wobei im dargestellten Beispiel das Segment 14 ein Aktor, das Segment 16 ein Magnetventil und das Segment 18 ein Sensor ist. Fig. 2 shows an inventive system in which the field bus 10 is connected to a field bus interface 12 is, in turn, with three individual segments 14, 16 and 18 are coupled, wherein, in the example shown, the segment 14, an actuator, the segment 16, a solenoid valve, and segment 18 is a sensor.

Das Segment 14 ist direkt mit der Feldbusanschaltung ge­ koppelt, während das Segment 16 an das Segment 14 und das Segment 18 an das Segment 16 angekoppelt ist.The segment 14 is directly coupled to the fieldbus interface, while the segment 16 is coupled to the segment 14 and the segment 18 to the segment 16 .

Die Ankopplung des ersten Segmentes an die Feldbusan­ schaltung und die Kopplung der einzelnen Segmente 14, 16 und 18 untereinander, kann z. B. mittels optischer oder induktiver Koppler oder auch mittels Transformatoren er­ folgen. Die Koppler 20 sind in der Zeichnung nur schematisch dargestellt.The coupling of the first segment to the Feldbusan circuit and the coupling of the individual segments 14 , 16 and 18 with each other can, for. B. by means of optical or inductive couplers or by means of transformers he follow. The couplers 20 are only shown schematically in the drawing.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Feldbus an ein Feldbus-Interface 22 gelegt, daß aus einer Feldbus­ anschaltung 24 und einem mit dieser gekoppelten Mikro­ controller 26 gebildet ist.In the embodiment according to FIG. 3, the fieldbus is connected to a fieldbus interface 22 that is formed from a fieldbus connection 24 and a microcontroller 26 coupled to it.

Die einzelnen Segmente 0 bis n sind in derselben Weise gekoppelt, wie in Fig. 2 beschrieben wurde, das heißt, das Segment 0 ist an das Feldbus-Interface angekoppelt, und die nachfolgenden Segmente sind jeweils mit den vor­ hergehenden gekoppelt. The individual segments 0 to n are coupled in the same way as described in FIG. 2, that is to say the segment 0 is coupled to the fieldbus interface, and the subsequent segments are each coupled to the preceding ones.

Nachfolgend wird anhand von Fig. 3 der Funktionsablauf des erfindungsgemäßen Systems beschrieben.The functional sequence of the system according to the invention is described below with reference to FIG. 3.

In Bild 3 sind an ein Feldbus-Interface drei Segmente an­ gereiht. Der Datenaustausch zwischen dem Feldbus-Interface und den einzelnen Segmenten erfolgt seriell.In Figure 3, three segments are lined up on a fieldbus interface. The data exchange between the fieldbus interface and the individual segments is serial.

Die Adressierung der Segmente geschieht über ein Schiebe­ register, das aus den D-Flip-Flops Do bis Dn der einzelnen Segmente gebildet wird. Über die Leitungen ADRESS und CLOCK wird eine logische "1" durch die Segmentkette geschoben. Die logische "1" aktiviert dann über das ENABLE-Signal nacheinander die Segmente 0 bis n.The segments are addressed via a shift register, which is formed from the D flip-flops D o to D n of the individual segments. A logical "1" is pushed through the segment chain via the ADDRESS and CLOCK lines. The logical "1" then activates segments 0 to n one after the other via the ENABLE signal.

Der Funktionsablauf ist unterteilt in eine Konfigurations­ phase und eine Betriebsphase.The functional sequence is divided into a configuration phase and an operational phase.

Die Konfigurationsphase wird nach dem Einschalten der Betriebsspannung durchgeführt. Der Mikrocontroller im Feldbus-Interface adressiert das erste Segment. Je nachdem, ob das erste Segment eine Sensor- oder Aktoranschaltung ist, wird das Signal DETECTSENSOR oder DETECTAKTOR auf "0" gesetzt.The configuration phase is started after the Operating voltage carried out. The microcontroller in The fieldbus interface addresses the first segment. Depending on, whether the first segment is a sensor or actuator connection is the DETECTSENSOR or DETECTAKTOR signal "0" set.

Der Controller adressiert in dieser Weise nacheinander alle Segmente, bis keine Rückmeldung über DETECTSENSOR bzw. DETECTAKTOR erfolgt und so das Ende der Segmentkette erkannt wird. Der Mikrocontroller legt ein Abbild der Systemkonfi­ guration in seinem Speicher ab und gibt sie an die Feld­ busanschaltung weiter.The controller addresses all of them in this way Segments until no feedback via DETECTSENSOR or DETECTAKTOR takes place and thus the end of the segment chain is recognized becomes. The microcontroller maps the system confi guration in its memory and gives it to the field bus connection further.

Nach durchgeführter Konfiguration startet der Mikrocontroller über die Resetleitung die Feldbusanschaltung. Der Mikro­ controller übernimmt nun den zyklischen Datenaustausch zwischen der Feldbusanschaltung und den angereihten Segmen­ ten. Dazu werden die Segmente nacheinander adressiert. After the configuration has been carried out, the microcontroller starts the fieldbus connection via the reset line. The mic controller now takes over the cyclical data exchange between the fieldbus connection and the connected segments The segments are addressed one after the other.  

Handelt es sich um eine Sensoranschaltung,wird das Datum des Sensors über die logische UND-Verknüpfung aus dem Enable-Signal und dem Sensordatum auf einen Transistor geschaltet, der die Signalleitung DATAIN be­ einflußt. Das Datum des Sensors wird dann vom Controller gelesen.If it is a sensor connection, it will Date of the sensor via the logical AND link from the enable signal and the sensor data to one Transistor connected, the signal line DATAIN be influences. The date of the sensor is then from the controller read.

Handelt es sich um eine Aktoranschaltung, setzt der Mikro­ controller die Signalleitung DATAOUT entsprechend dem Ausgabedatum. Mit der fallenden Flanke des Clockimpulses während des Adressierungsvorganges wird das Datum im Ak­ torsegment gespeichert.If it is an actuator connection, the micro sets controller the signal line DATAOUT according to the Date of issue. With the falling edge of the clock pulse during the addressing process the date is in the Ak Gate segment saved.

Über die Signalleitung ERROR können die einzelnen Segmente dem Mikrocontroller 26 zusätzlich einen Fehlerstatus über­ mitteln, z. B. Kurzschluß, Kabelbruch bei Aktoren und Sen­ soren oder Druckabfall, Druckausfall oder Kolbenstellung bei Magnetventilen.Via the signal line ERROR, the individual segments can additionally transmit an error status to the microcontroller 26 , e.g. B. Short circuit, cable break in actuators and sen sensors or pressure drop, pressure drop or piston position in solenoid valves.

Das jeweilig adressierte Segment gibt dabei über die lo­ gische UND-Verknüpfung aus dem Fehlerstatus und dem Enable- Signal den Fehlerstatus an den Mikrocontroller 26 weiter.The segment addressed in each case passes the error status to the microcontroller 26 via the logical AND link from the error status and the enable signal.

Das erfindungsgemäße System ermöglicht somit einen modularen Aufbau eines Prozeßinterfaces mit Feldbusanschaltung. Da­ bei können unterschiedliche Funktionsmodule in beliebiger Reihenfolge zusammengestellt werden, ohne daß aufbau­ spezifische Einstellungen erforderlich sind.The system according to the invention thus enables a modular one Structure of a process interface with fieldbus connection. There at can use different function modules in any Order can be put together without building specific settings are required.

Der Anwender kann somit je nach den im spezifischen Fall vorliegenden Anforderungen die Anzahl und die Art der an­ zuschließenden Sensoren selbst festlegen.The user can thus depending on the specific case existing requirements the number and type of define the locking sensors yourself.

Es kann somit ein beliebiges Prozeßinterface mit Feldbusan­ schaltung aufgebaut werden, das genau dem jeweiligen An­ wendungsfall entspricht. Die Segmente, das heißt die Sensoren, Aktoren oder Magnetventile können in beliebiger Reihenfolge aneinandergereiht werden. Das System konfiguriert sich selbst, das heißt an der Feldbusschnittstelle müssen keine manuellen Ein­ stellungen durchgeführt werden, welche die Anzahl der Ein- und Ausgänge beschreiben, insbesondere brauchen unabhängig von der Zahl der angeschlossenen Segmente keine Voreinstellungen bezüglich Anzahl und Art der Sensoren und/oder Aktoren vorge­ nommen werden.This means that any process interface with fieldbus can be used circuit can be set up, that exactly the respective An application case. The segments, that is, the sensors, Actuators or solenoid valves can be in any order  to be strung together. The system configures itself that means no manual on at the fieldbus interface settings are carried out which determine the number of and describe outputs, especially need independent of no default settings for the number of connected segments with regard to the number and type of sensors and / or actuators be taken.

Durch die spezifische Anpassung des Systems an den Anwendungs­ fall des Anwenders werden nicht nur Kosten gespart, sondern auch Datenverluste im Übertragungsprotokoll des Feldbussystems vermieden, was zu kürzeren Zykluszeiten führt.By specifically adapting the system to the application case of the user, not only are costs saved, but also also data loss in the transmission protocol of the fieldbus system avoided, which leads to shorter cycle times.

Claims (4)

1. System zur Ankopplung von Aktoren und/oder Sensoren an einen Feldbus, dadurch gekennzeichnet, daß es ge­ bildet ist aus einem Feldbus-Interface und einer Mehrzahl von einzelnen, einen Sensor und/oder einen Aktor bildenden Segmenten, die individuell miteinan­ der koppelbar und an das Feldbus-Interface ankoppelbar sind.1. System for coupling actuators and / or sensors to a fieldbus, characterized in that it is formed from a fieldbus interface and a plurality of individual, a sensor and / or an actuator-forming segments that can be individually coupled to each other and can be coupled to the fieldbus interface. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren mit dem Feldbus-Interface bzw. miteinan­ der mittels optischer und/oder induktiver Koppler und/ oder mittels Transformatoren ankoppelbar sind.2. System according to claim 1, characterized in that the sensors with the fieldbus interface or with each other by means of optical and / or inductive couplers and / or can be coupled by means of transformers. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressierung der einzelnen Segmente über ein Schieberegister erfolgt, das aus den Flip-Flops Do bis Dn der einzelnen Segmente gebildet ist.3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the addressing of the individual segments takes place via a shift register which is formed from the flip-flops D o to D n of the individual segments. 4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das System automatisch konfiguriert.4. System according to claim 1, characterized in that the system automatically configures itself.
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