DE102011003309A1

DE102011003309A1 - Netzwerkknoten und Energieversorgungungsmodul für ein Automatisierungsnetzwerk

Info

Publication number: DE102011003309A1
Application number: DE201110003309
Authority: DE
Inventors: Heiko Hack; Timo Kistner; Andreas Schäffler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-08-02
Also published as: CN202679389U

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Netzwerkknoten (300) für ein Automatisierungsnetzwerk mit – zumindest einer Datenleitung (308), – einem den Netzwerkknoten umgebenden Gehäuse, – einem Einbauschacht (302) in dem Gehäuse für ein Energieversorgungsmodul (100) zur Versorgung zumindest eines Netzwerkgeräts des Automatisierungsnetzwerks mit elektrischer Energie über die zumindest eine Datenleitung, – einer Schnittstelle (304) in dem Einbauschacht für das Energieversorgungsmodul, – mehreren Netzwerkanschlüssen (306) für das Automatisierungsnetzwerk, wobei der Einbauschacht so ausgebildet ist, dass der Netzwerkknoten über die Schnittstelle mit dem Energieversorgungsmodul verbunden ist, wenn sich das Energieversorgungsmodul im Einbauschacht befindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Netzwerkknoten für ein Automatisierungsnetzwerk, ein Energieversorgungsmodul und ein Verfahren zur Versorgung eines Netzwerkgeräts des Automatisierungsnetzwerks mit elektrischer Energie.
In Automatisierungsnetzwerken können Netzwerkkomponenten mittels Power over Ethernet (PoE) mit elektrischem Strom versorgt werden. Der elektrische Strom wird dabei über Adern der Kommunikationsverkabelung zur Verfügung gestellt. Sogenannte PoE-Injektoren sorgen für die Stromversorgung der Netzwerkkomponenten. Hinsichtlich der Installation solcher PoE-Injektoren ergeben sich häufig Probleme bezüglich des Platzbedarfs und der Integration der Injektoren in bestehende Systeme und Schaltschrankkonzepte.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Netzwerkknoten, ein verbessertes Energieversorgungsmodul, ein verbessertes System aus einem Netzwerkknoten und einem Energieversorgungsmodul und ein verbessertes Verfahren zur Versorgung zumindest eines Netzwerkgeräts mit einer elektrischen Energie zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit den Gegenständen nach den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen gegeben.
Die Erfindung betrifft ein Netzwerkknoten für ein Automatisierungsnetzwerk mit zumindest einer Datenleitung, einem den Netzwerkknoten umgebenden Gehäuse und einem Einbauschacht in dem Gehäuse für ein Energieversorgungsmodul zur Versorgung zumindest eines Netzwerkgeräts des Automatisierungsnetzwerks mit elektrischer Energie über die zumindest eine Datenleitung. Das den Netzwerkknoten umgebende Gehäuse ist also mit dem Einbauschacht so ausgebildet, dass das Energieversorgungsmodul einfach in den Einbauschacht eingeschoben werden kann. In dem Einbauschacht befindet sich außerdem eine Schnittstelle für das Energieversorgungsmodul, über die der Netzwerkknoten mit dem Energieversorgungsmodul verbunden ist, wenn sich das Energieversorgungsmodul im Einbauschacht befindet. Wenn sich also das Energieversorgungsmodul im Einbauschacht befindet, wird automatisch eine Verbindung zwischen dem Netzwerkknoten und dem Energieversorgungsmodul über die Schnittstelle hergestellt. Dies lässt sich durch eine geeignete Ausgestaltung des Einbauschachts mechanisch realisieren. Der Netzwerkknoten umfasst außerdem mehrere Netzwerkanschlüsse für das Automatisierungsnetzwerk. Die Schnittstelle ist mit der zumindest einen Datenleitung elektrisch verbunden und die Datenleitung ist mit zumindest einem der Netzwerkanschlüsse elektrisch verbindbar.
Der Netzwerkknoten ist zur Weiterleitung von ersten Daten innerhalb des Automatisierungsnetzwerks über die Netzwerkanschlüsse ausgebildet. Außerdem ist der Netzwerkknoten zur Weiterleitung von zweiten Daten an das Energieversorgungsmodul über die Schnittstelle ausgebildet.
Ein solcher Netzwerkknoten ist vorteilhaft, da das Energieversorgungsmodul leicht ein- und ausgebaut werden kann. Außerdem kann der Netzwerkknoten in einer hochwertigen Ausführungsform mit einem eingebauten Energieversorgungsmodul ausgeliefert werden. Die Integration des Energieversorgungsmoduls in den Netzwerkknoten ist besonders vorteilhaft, wenn der Netzwerkknoten in einem Schaltschrank betrieben werden soll. Durch den Einbauschacht für das Energieversorgungsmodul steht das Energieversorgungsmodul nicht so weit vom Netzwerkknoten ab, dass es sich eventuell nicht im Schaltschrank integrieren ließe.
Ein Automatisierungsnetzwerk kann z. B. als industrielles Automatisierungsnetzwerk ausgebildet sein. Solche industriellen Automatisierungsnetzwerke können z. B. zur Steuerung und/oder Regelung von industriellen Anlagen (z. B. Produktionsanlagen, Förderanlagen usw.), Maschinen und/oder Geräten ausgebildet, eingerichtet und/oder vorgesehen sein. Insbesondere können Automatisierungsnetzwerke bzw. industrielle Automatisierungsnetzwerke Echzeit-Kommunikationsprotokolle (z. B. Profinet, Profibus, Real-Time-Ethernet) zur Kommunikation zumindest zwischen den an den Steuerungs- und/oder Regelungsaufgaben beteiligten Komponenten (z. B. zwischen den Steuerungseinheiten und den zu steuernden Anlagen und/oder Maschinen) aufweisen. Die sichere Übertragung von Daten über Speichermedien ist ebenfalls abgedeckt.
Weiterhin kann neben einem Echtzeit-Kommunikationsprotokoll aber auch noch mindestens ein weiteres Kommunikationsprotokoll (das z. B. nicht echtzeitfähig zu sein braucht) in dem Automatisierungsnetzwerk bzw. industriellen Automatisierungsnetzwerk vorgesehen sein, z. B. zum Überwachen, Einrichten, Umprogrammieren oder/oder Umparametrieren einer oder mehrerer Steuerungseinheiten im Automatisierungsnetzwerk.
Ein Automatisierungsnetzwerk kann z. B. drahtgebundene Kommunikationskomponenten und/oder drahtlose Kommunikationskomponenten umfassen. Außerdem kann ein Automatisierungsnetzwerk zumindest eine Automatisierungseinrichtung umfassen.
Eine Automatisierungseinrichtung kann beispielsweise ein Computer, PC und/oder Controller mit Steuerungs-Aufgaben bzw. Steuerungs-Fähigkeiten sein. Insbesondere kann eine Automatisierungseinrichtung beispielsweise eine industrielle Automatisierungseinrichtung sein, die z. B. speziell zur Steuerung und/oder Regelung industrieller Anlagen ausgebildet, eingerichtet und/oder vorgesehen sein kann. Insbesondere können solche Automatisierungseinrichtungen bzw. industriellen Automatisierungseinrichtungen echtzeitfähig sein, d. h. eine Steuerung bzw. Regelung in Echtzeit ermöglichen. Dazu kann die Automatisierungseinrichtung bzw. die industrielle Automatisierungseinrichtung z. B. ein Echtzeitbetriebssystem umfassen und/oder zumindest unter anderem ein echtzeitfähiges Kommunikationsprotokoll zur Kommunikation (z. B. Profinet, Profibus, Real-Time-Ethernet) unterstützen.
Ein Automatisierungsnetzwerk umfasst mehrere Sensoren und Aktuatoren. Die Aktuatoren und Sensoren werden von zumindest einer Steuerungseinrichtung gesteuert. Die Aktuatoren, die Sensoren und die zumindest eine Steuerungseinrichtung tauschen Daten miteinander aus. Zum Datenaustausch wird ein Automatisierungsprotokoll verwendet. Die zumindest eine Steuerungseinrichtung steuert die Aktuatoren, die Sensoren und den Datenaustausch so, dass ein maschineller Fertigungsprozess abläuft, in dem z. B. ein Produkt hergestellt wird.
Eine industrielle Automatisierungseinrichtung kann z. B. eine speicherprogrammierbare Steuerung, ein Modul oder Teil einer speicherprogrammierbaren Steuerung, eine in einem Computer oder PC integrierte speicherprogrammierbare Steuerung sowie entsprechende Feldgeräte, Sensoren und/oder Aktoren, Ein- und/oder Ausgabegeräte oder Ähnliches zum Anschluss an einer speicherprogrammierbare Steuerung sein oder solche umfassen.
Als Automatisierungsprotokoll im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jede Art von Protokoll verstanden, das zur Kommunikation mit Automatisierungs-Einrichtungen gemäß der vorliegenden Beschreibung vorgesehen, geeignet und/oder eingerichtet ist. Solche Automatisierungsprotokolle können beispielsweise das Profi-Bus-Protokoll (z. B. gemäß IEC 61158/EN50170), ein Profi-Bus-DP-Protokoll, ein Profi-Bus-PA-Protokoll, ein Profi-Net-Protokoll, ein Profi-Net-IO-Protokoll, ein Protokoll gemäß AS-Interface, ein Protokoll gemäß IO-Link, ein KNX-Protokoll, ein Protokoll gemäß einer Mehrpunkt-Schnittstelle (Multipoint-Interface, MPI), ein Protokoll für eine Punkt-zu-Punkt-Kopplung (Point-to-Point, PtP), ein Protokoll gemäß den Spezifikationen der S7-Kommunikation (welches beispielsweise zur Kommunikation von speicherprogrammierbaren Steuerungen der Firma Siemens vorgesehen und eingerichtet ist) oder auch ein Industrial-Ethernet-Protokoll oder Real-Time-Ethernt-Protokoll bzw. weitere spezifische Protokolle für die Kommunikation mit Automatisierungsgeräten sein. Als Automatisierungsprotokoll im Sinne der vorliegenden Beschreibung können auch beliebige Kombinationen der vorgenannten Protokolle vorgesehen sein.
Unter einem Netzwerkknoten wird hier insbesondere ein Kopplungsknoten zur Kopplung zweier Teilnetzwerke des Automatisierungsnetzwerks verstanden. Der Netzwerkknoten ist zur Weiterleitung von Daten aus einem Teilnetzwerk in das jeweils andere ausgebildet. Außerdem ist der Netzwerkknoten zur Weiterleitung von Daten innerhalb jedes der zwei Teilnetzwerke ausgebildet. Der Netzwerkknoten umfasst mehrere Netzwerkanschlüsse, über die die Datenweiterleitung erfolgt. Der Netzwerkknoten kann über die Netzwerkanschlüsse und Datenleitungen des Automatisierungsnetzwerks mit einem oder mehreren Netzwerkgeräten des Automatisierungsnetzwerks verbunden werden.
Nach Ausführungsformen der Erfindung ist der Einbauschacht zur Aufnahme des kompletten Energieversorgungsmoduls ausgebildet. Dies ist besonders vorteilhaft, da so kein Teil des Energieversorgungsmoduls aus dem Gehäuse des Netzwerkknotens heraussteht und eine Integration des Netzwerkknotens in einen Schaltschrank schwierig oder gar unmöglich macht.
Nach Ausführungsformen der Erfindung umfassen die zweiten Daten einen Hinweis auf die für die Energieversorgung des zumindest einen Netzwerkgeräts notwendige Energie. Es kann also zum Beispiel ein Netzwerkgerät an den Netzwerkknoten angeschlossen werden, das zweite Daten an den Netzwerkknoten überträgt. Die zweiten Daten werden dann vom Netzwerkknoten über die Schnittstelle an das Energieversorgungsmodul ausgegeben. Die zweiten Daten können beispielsweise manuell von einem Benutzer des Netzwerkgeräts eingegebene Daten sein, die einen Hinweis auf die für die Energieversorgung eines anderen Netzwerkgeräts notwendige Leistung umfassen. Dies kann beispielsweise eine Typenbezeichnung, eine Leistungsklasse des anderen Netzwerkgeräts sein oder aber auch konkret die Wattzahl der benötigten Leistung.
Der Hinweis auf die für die Energieversorgung eines Netzwerkgeräts notwendige Leistung kann auch automatisch von dem jeweiligen Netzwerkgerät selbst übertragen werden. Ebenso wie bei den manuell übertragenen Daten kann dies beispielsweise eine Typenbezeichnung, eine Leistungsklasse oder die Wattzahl der benötigten Leistung sein.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Energieversorgungsmodul zum Einbau in einen Einbauschacht eines Netzwerkknotens nach Ausführungsformen der Erfindung. Das Energieversorgungsmodul umfasst zumindest eine Schnittstelle zum Anschluss an den Netzwerkknoten und mehrere Anschlüsse zum Anschluss an das Automatisierungsnetzwerk.
Das Energieversorgungsmodul ist dazu ausgebildet, zumindest ein nach einem der Ansprüche des Automatisierungsnetzwerks mit elektrischer Energie über zumindest einen der Anschlüsse über zumindest ein Netzwerkdatenkabel des Automatisierungsnetzwerks zu versorgen. Das Energieversorgungsmodul ist ferner dazu ausgebildet, Daten über die Schnittstelle vom Netzwerkknoten zu empfangen und über zumindest einen der Anschlüsse über das zumindest eine Netzwerk-Datenkabel an das zumindest eine Netzwerkgerät zu übertragen.
Es ist zu beachten, dass die Übertragung der Daten über das gleiche zumindest eine Netzwerk-Datenkabel erfolgt wie die Übertragung der elektrischen Energie. Außerdem ist zu beachten, dass das Energieversorgungsmodul zum einfachen Einbau in einen Einbauschacht eines Netzwerkknotens nach Ausführungsformen der Erfindung ausgebildet ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein Energieversorgungsmodul in einem Netzwerkknoten in einem Schaltschrank eingebaut werden soll.
Nach Ausführungsformen der Erfindung ist das Energieversorgungsmodul dazu ausgebildet, über eine zweite Schnittstelle von dem Netzwerkknoten mit einer Betriebsspannung versorgt zu werden. Die Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung kann also durch den Netzwerkknoten erfolgen. Unter der Betriebsspannung wird hier sowohl die für den Betrieb des Energieversorgungsmoduls benötigte Spannung als auch die für die Versorgung des Netzwerkgeräts benötigte Spannung verstanden.
Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung nach Ausführungsformen der Erfindung über einen Anschluss für ein Netzgerät.
Bei der gleichzeitigen Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit der Betriebsspannung sowohl durch das Netzgerät als auch durch den Netzwerkknoten wird die für den Betrieb benötigte Spannung durch den Netzwerkknoten und die für die Versorgung des Netzwerkgeräts benötigte Spannung durch das Netzgerät bereitgestellt.
Nach Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Energieversorgungsmodul eine Steuerung und einen Spannungswandler. Der Spannungswandler weist eine Ausgangsleistung für die Ausgabe der elektrischen Energie auf. Die Leistung, die also an das zumindest eine Netzwerkgerät in Form elektrischen Stroms ausgegeben wird, entspricht also der Ausgangsleistung des Spannungswandlers. Der Spannungswandler ist dazu ausgebildet, die Betriebsspannung in die Spannung der elektrischen Energie umzuwandeln. Die Steuerung kann einstellen, welche Ausgangsleistung dem zumindest einen Netzwerkgerät zur Verfügung gestellt werden soll. Die Einstellung der Ausgangsleistung erfolgt dabei über die Stromstärke, da die ausgegebene Spannung fest ist und nicht verändert wird. Die Steuerung kann beispielsweise über einen der Anschlüsse zum Anschluss an das Automatisierungsnetzwerk Daten empfangen, die einen Hinweis auf die für den Betrieb des zumindest einen Netzwerkgeräts notwendige elektrische Leistung umfassen. Dies kann beispielsweise eine Typenbezeichnung, eine Leistungsklasse oder eine konkrete Wattzahl sein.
Es kann also das Netzwerkgerät, das mit der elektrischen Energie durch das Energieversorgungsmodul versorgt werden soll, der Steuerung direkt über die Anschlüsse des Energieversorgungsmoduls einen Hinweis darauf senden, wie viel Leistung von dem jeweiligen Netzwerkgerät benötigt wird. Wenn die maximal verfügbare Leistung bereits abgegeben wird, dann werden entweder keine weiteren Netzwerkgeräte durch das Energieversorgungsmodul mit elektrischer Energie versorgt oder es erfolgt eine Versorgung nur bestimmter ausgewählter Netzwerkgeräte, die durch eine Priorisierung festgelegt sind.
Wenn zum Beispiel drei Netzwerkgeräte durch das Energieversorgungsmodul mit einer elektrischen Energie versorgt werden und ein viertes ebenfalls die Versorgung mit elektrischer Energie anfragt und die Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls aber nicht für die Versorgung des vierten Geräts ausreicht, werden lediglich die Geräte mit elektrischer Energie versorgt, die die höchste Priorisierung haben. Wenn beispielsweise die Versorgung des vierten Geräts und eines der ersten drei Geräte die maximal verfügbare Leistung ausschöpfen, werden zwei der ersten drei Geräte nicht mit der elektrischen Energie versorgt, wenn die Priorisierung des vierten Geräts höher ist als die der zwei nun nicht mehr versorgten Geräte.
Nach Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Energieversorgungsmodul zumindest einen Filter. Der zumindest eine Filter ist zur Filterung zumindest eines Frequenzbereichs der elektrischen Energie ausgebildet.
Die Filterung eines bestimmten Frequenzbereichs der elektrischen Energie ist vorteilhaft, um eine Beeinflussung der zu übertragenden Daten und des Netzwerkgeräts durch die Übertragung der elektrischen Energie zu verhindern.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System aus einem Netzwerkknoten nach Ausführungsformen der Erfindung und einem Energieversorgungsmodul nach Ausführungsformen der Erfindung. Das Energieversorgungsmodul befindet sich dabei in dem Einbauschacht des Netzwerkknotens. Dies ist besonders vorteilhaft, da das Energieversorgungsmodul durch den Einbauschacht im Gehäuse des Netzwerkknotens aufgenommen wird und der Netzwerkknoten so weiterhin auch mit eingebautem Energieversorgungsmodul beispielsweise in einem Schaltschrank verwendet werden kann.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Versorgung zumindest eines Netzwerkgeräts eines Automatisierungsnetzwerks mit einer elektrischen Energie durch einen Netzwerkknoten mit einem Energieversorgungsmodul in einem Einbauschacht des Netzwerkknotens über zumindest ein Netzwerk-Datenkabel des Automatisierungsnetzwerks.
Dabei werden Daten über das zumindest eine Netzwerk-Datenkabel vom Netzwerkknoten zum Netzwerkgerät übertragen. Das gleiche zumindest eine Netzwerk-Datenkabel wird dabei zur Übertragung der elektrischen Energie vom Energieversorgungsmodul zum Netzwerkgerät verwendet.
Nach Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Verfahren ferner die Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung durch den Netzwerkknoten. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung sowohl durch den Netzwerkknoten als auch durch ein externes Netzgerät erfolgen, das über einen Anschluss mit dem Energieversorgungsmodul elektrisch verbunden ist.
Nach Ausführungsformen der Erfindung wird die Betriebsspannung in die Spannung der elektrischen Energie durch das Energieversorgungsmodul gewandelt. Die Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls kann ferner durch eine Steuerung des Energieversorgungsmoduls eingestellt werden. Die eingestellte Ausgangsleistung entspricht dabei der Leistung der für das zumindest eine Netzwerkgerät zur Verfügung gestellten elektrischen Leistung. Falls die maximale Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls erreicht wird, kann durch eine Priorisierung gezielt die Energieversorgung bestimmter Netzwerkgeräte erreicht werden. Beispielsweise ist ein erstes Netzwerkgerät höher priorisiert als ein zweites Netzwerkgerät und die maximale Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls ist bereits erreicht. In diesem Fall wird das höher priorisierte Netzwerkgerät mit elektrischer Energie versorgt und das niedriger priorisierte Netzwerkgerät wird nicht mit elektrischer Energie durch das Energieversorgungsmodul versorgt.
Nach Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Verfahren ferner eine Filterung zumindest eines Frequenzbereichs der elektrischen Energie durch das Energieversorgungsmodul. Vorzugsweise werden hochfrequente Frequenzbereiche der elektrischen Energie gefiltert, um eine Beeinflussung der ebenfalls über das Netzwerk-Datenkabel übertragenen Daten zu vermeiden.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von beispielhaften Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Energieversorgungsmoduls zum Einbau in einen Netzwerkknoten eines Automatisierungsnetzwerks mit zwei Schnittstellen zur Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung durch die Netzwerkkomponente,
2 eine schematische Darstellung eines Energieversorgungsmoduls mit einem Anschluss für ein Netzwerkgerät zur Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung durch ein Netzgerät,
3 ein Blockdiagramm einer Netzwerkkomponente mit einem Energieversorgungsmodul nach Ausführungsformen der Erfindung,
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach Ausführungsformen der Erfindung.
1 ist eine schematische Ansicht eines Energieversorgungsmoduls 100 mit einer Schnittstelle 102 zum Anschluss an einen Netzwerkknoten und mehreren Anschlüssen 104 zum Anschluss an ein Datenkabel des Automatisierungsnetzwerks. Außerdem weist das Energieversorgungsmodul 100 zwei Schnittstellen 106 zur Stromversorgung des Energieversorgungsmoduls durch den Netzwerkknoten auf.
Das Energieversorgungsmodul 100 umfasst außerdem eine Spannungswandler 108 und eine Steuerung 110. Im Betrieb werden Daten über die erste Schnittstelle 102 von dem Netzwerkknoten durch das Energieversorgungsmodul empfangen und über die Anschlüsse 104 an zumindest ein an das Energieversorgungsmodul angeschlossenes Netzwerkgerät des Automatisierungsnetzwerks weitergeleitet. Die Weiterleitung der Daten vom Energieversorgungsmodul zu dem zumindest einen Netzwerkgerät erfolgt über zumindest ein Datenkabel des Automatisierungsnetzwerks. Das Energieversorgungsmodul 100 wird über die Anschlüsse 106 mit Strom von dem Netzwerkknoten versorgt. Mit anderen Worten wird das Energieversorgungsmodul 100 über die Anschlüsse 106 von dem Netzwerkknoten mit einer Betriebsspannung versorgt. Der Spannungswandler 108 wandelt die Betriebsspannung in eine Ausgangsspannung um, die über die Anschlüsse 104 und das zumindest eine Netzwerk-Datenkabel an das zumindest eine an das Energieversorgungsmodul angeschlossene Netzwerkgerät ausgegeben wird. Die Steuerung 110 steuert dabei die Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls so, dass für das zumindest eine Netzwerkgerät genügend Leistung ausgegeben wird.
Falls die maximale Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls 100 erreicht ist, kann die Steuerung beispielsweise durch eine Priorisierung bestimmte Anschlüsse 104 von der Stromversorgung ausschließen. Wenn beispielsweise vier Netzwerkgeräte eine Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls anfragen, aber nur genügend Leistung für drei Netzwerkgeräte zur Verfügung steht, werden die drei Netzwerkgeräte mit Strom versorgt, die die höchste Priorisierung aufweisen.
Alternativ können auch Daten über die Schnittstelle 102 an das Energieversorgungsmodul übertragen werden, die festlegen, welche Anschlüsse 104 zur Ausgabe der elektrischen Energie verwendet werden sollen. Dies kann beispielsweise durch Anschluss eines Netzwerkgeräts an den Netzwerkknoten geschehen.
Die für den Betrieb der an das Energieversorgungsmodul angeschlossenen Netzwerkgeräte benötigte Leistung kann beispielsweise von den Netzwerkgeräten über das zumindest eine Netzwerk-Datenkabel und die Anschlüsse 104 an das Energieversorgungsmodul 100 übertragen werden. Dies kann beispielsweise direkt eine konkrete Wattzahl sein, die von den jeweiligen Geräten benötigt wird, oder aber auch eine Typenbezeichnung oder eine Leistungsklasse, aus der die Steuerung 110 die benötigte elektrische Leistung bestimmt.
Diese Daten können auch über die Schnittstelle 102 von dem Energieversorgungsmodul 100 empfangen werden. Dies kann beispielsweise durch ein Netzwerkgerät geschehen, das an den Netzwerkknoten angeschlossen ist. Auch hier kann die benötigte Leistung entweder direkt an die Steuerung 110 übertragen werden oder aber als Typenbezeichnung oder Leistungsklasse wie oben beschrieben.
2 ist eine schematische Ansicht eines Energieversorgungsmoduls 100 wie aus 1 mit dem Unterschied, dass die Stromversorgung des Energieversorgungsmoduls 100 durch ein an das Energieversorgungsmodul 100 angeschlossenes Netzgerät 202 über einen dafür im Energieversorgungsmodul 100 vorgesehenen Anschluss 200 erfolgt. Das Energieversorgungsmodul 100 wird also über den Anschluss 200 von dem Netzgerät 202 mit der Betriebsspannung versorgt. Die Weiterleitung der Daten und die Umwandlung der Betriebsspannung in die Ausgangsspannung für die Ausgabe der elektrischen Energie erfolgt analog zu 1.
3 ist ein Blockdiagramm eines Netzwerkknotens 300 mit einem Energieversorgungsmodul 100 in einem Einbauschacht 302 des Netzwerkknotens 300. Das Energieversorgungsmodul 100 kann beispielsweise ein Energieversorgungsmodul aus den 1 oder 2 mit einer Schnittstelle 102 für den Anschluss an den Netzwerkknoten 300 und mehreren Anschlüssen 104 für den Anschluss an das Automatisierungsnetzwerk sein.
Der Netzwerkknoten 300 ist über die Schnittstelle 304 mit dem Energieversorgungsmodul verbunden. Die Schnittstelle 304 ist mit einer Datenleitung 308 verbunden, die zu einem Switch 310 führt. Der Switch 310 ist dazu ausgebildet, Daten von einem Netzwerkgerät des Automatisierungsnetzwerks zu einem anderen Netzwerkgerät weiterzuleiten. Der Switch 310 ist mit mehreren Netzwerkanschlüssen 306 verbunden, die alle für den Anschluss von Netzwerkgeräten des Automatisierungsnetzwerks an den Netzwerkknoten 300 ausgebildet sind. Der Switch 310 kann also beispielsweise Daten, die von einem der Netzwerkanschlüsse 104 des Energieversorgungsmoduls 100 empfangen wurden, über einen der Anschlüsse 306 oder auch über mehrere der Anschlüsse 306 an ein Netzwerkgerät des Automatisierungsnetzwerks weiterleiten. Umgekehrt können ebenfalls Daten über zumindest einen der Anschlüsse 306 empfangen werden und durch den Switch 310 an das Energieversorgungsmodul 100 ausgegeben werden. Diese Daten werden dann von dem Energieversorgungsmodul 100 über zumindest einen der Anschlüsse 104 an ein dort angeschlossenes Netzwerkgerät des Automatisierungsnetzwerks ausgegeben. Die Stromversorgung des Energieversorgungsmoduls 100 kann entweder über eine weitere Schnittstelle (in 3 nicht gezeigt) durch den Netzwerkknoten 300 erfolgen oder über einen Anschluss 200 mit einem Netzgerät 202 wie in 2 gezeigt.
Zur Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung ist das Energieversorgungsmodul über die Schnittstellen 106 und 312 mit dem Netzwerkknoten 300 verbunden. Der Netzwerkknoten 300 versorgt über diese Schnittstellen das Energieversorgungsmodul mit elektrischer Energie.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach Ausführungsformen der Erfindung. Das Verfahren umfasst die Übertragung von Daten über das zumindest eine Netzwerk-Datenkabel vom Netzwerkknoten zum Netzwerkgerät in Schritt S1 und die Übertragung der elektrischen Energie vom Energieversorgungsmodul zum Netzwerkgerät über das zumindest eine Netzwerk-Datenkabel in Schritt S2. Es ist zu beachten, dass sowohl für die Datenübertragung in Schritt S1 als auch für die Übertragung der elektrischen Energie in Schritt S2 das gleiche zumindest eine Netzwerk-Datenkabel verwendet wird.
Das Energieversorgungsmodul wird für den Betrieb mit einer Betriebsspannung versorgt. Dies kann beispielsweise durch ein Netzgerät oder durch den Netzwerkknoten geschehen. Zusätzlich kann sich ein Filter im Energieversorgungsmodul befinden, der zumindest einen Frequenzbereich der elektrischen Energie filtert, um eine Beeinflussung der Datenübertragung zu vermeiden.
Bezugszeichenliste

100: Energieversorgungsmodul
102: Schnittstelle
104: Anschlüsse
106: Schnittstelle
108: Spannungswandler
110: Steuerung
200: Anschluss
202: Netzgerät
300: Netzwerkknoten
302: Einbauschacht
304: Schnittstelle
306: Netzwerkanschlüsse
308: Datenleitung
310: Switch
312: Schnittstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEC 61158 [0014]
EN50170 [0014]

Claims

Netzwerkknoten (300) für ein Automatisierungsnetzwerk mit – zumindest einer Datenleitung (308), – einem den Netzwerkknoten umgebenden Gehäuse, einem Einbauschacht (302) in dem Gehäuse für ein Energieversorgungsmodul (100) zur Versorgung zumindest eines Netzwerkgeräts des Automatisierungsnetzwerks mit elektrischer Energie über die zumindest eine Datenleitung, – einer Schnittstelle (304) in dem Einbauschacht für das Energieversorgungsmodul, – mehreren Netzwerkanschlüssen (306) für das Automatisierungsnetzwerk, wobei der Einbauschacht so ausgebildet ist, dass der Netzwerkknoten über die Schnittstelle mit dem Energieversorgungsmodul verbunden ist, wenn sich das Energieversorgungsmodul im Einbauschacht befindet, wobei die Schnittstelle mit der zumindest einen Datenleitung elektrisch verbunden ist und die Datenleitung mit zumindest einem der Netzwerkanschlüsse elektrisch verbindbar oder verbunden ist, wobei der Netzwerkknoten zur Weiterleitung von ersten Daten innerhalb des Automatisierungsnetzwerks über die Netzwerkanschlüsse ausgebildet ist, und wobei der Netzwerkknoten zur Weiterleitung von zweiten Daten an das Energieversorgungsmodul über die Schnittstelle ausgebildet ist.
Netzwerkknoten nach Anspruch 1, wobei der Einbauschacht zur Aufnahme des kompletten Energieversorgungsmoduls ausgebildet ist.
Netzwerkknoten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweiten Daten einen Hinweis auf die für die Energieversorgung des zumindest einen Netzwerkgeräts notwendige Energie umfassen.
Netzwerkknoten nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die zweiten Daten einen Hinweis auf die für die Energieversorgung des zumindest einen Netzwerkgeräts notwendige elektrische Spannung umfassen.
Energieversorgungsmodul (100) zum Einbau in einen Einbauschacht (302) eines Netzwerkknotens (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit – einer Schnittstelle (102) zum Anschluss an den Netzwerkknoten, und – mehreren Anschlüssen (104) zum Anschluss an das Automatisierungsnetzwerk, wobei das Energieversorgungsmodul dazu ausgebildet ist, zumindest ein Netzwerkgerät des Automatisierungsnetzwerks mit elektrischer Energie über zumindest einen der Anschlüsse über zumindest ein Netzwerkdatenkabel des Automatisierungsnetzwerks zu versorgen, wobei das Energieversorgungsmodul dazu ausgebildet ist, Daten über die Schnittstelle vom Netzwerkknoten zu empfangen und über zumindest einen der Anschlüsse über das zumindest eine Netzwerkdatenkabel an das zumindest eine Netzwerkgerät zu übertragen.
Energieversorgungsmodul nach Anspruch 5, wobei das Energieversorgungsmodul dazu ausgebildet ist, über eine zweite Schnittstelle (106) von dem Netzwerkknoten mit einer Betriebsspannung versorgt zu werden.
Energieversorgungsmodul nach Anspruch 5, wobei das Energieversorgungsmodul einen Anschluss (200) für ein Netzgerät (202) aufweist, und wobei das Energieversorgungsmodul dazu ausgebildet ist über den Anschluss von dem Netzgerät mit einer Betriebsspannung versorgt zu werden.
Energieversorgungsmodul nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Energieversorgungsmodul eine Steuerung (110) und einen Spannungswandler (108) mit einer Ausgangsleistung für die Ausgabe der elektrischen Energie umfasst, wobei der Spannungswandler dazu ausgebildet ist, die Betriebsspannung in die Spannung der elektrischen Energie umzuwandeln, und wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Spannungswandler zu steuern und so die Ausgangsleistung einzustellen.
Energieversorgungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Energieversorgungsmodul zumindest einen Filter umfasst, wobei der zumindest eine Filter zur Filterung zumindest eines Frequenzbereichs der elektrischen Energie ausgebildet ist.
System aus einem Netzwerkknoten nach einem der Ansprüche 1–4 und einem Energieversorgungsmodul nach einem der Ansprüche 5–9, wobei sich das Energieversorgungsmodul in dem Einbauschacht des Netzwerkknotens befindet.
Verfahren zur Versorgung zumindest eines Netzwerkgeräts eines Automatisierungsnetzwerks mit einer elektrischen Energie durch einen Netzwerkknoten mit einem Energieversorgungsmodul in einem Einbauschacht des Netzwerkknotens über zumindest ein Netzwerkdatenkabel des Automatisierungsnetzwerks, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Übertragung (S1) von Daten über das zumindest eine Netzwerkdatenkabel vom Netzwerkknoten zum Netzwerkgerät; und – Übertragung (S2) der elektrischen Energie vom Energieversorgungsmodul zum Netzwerkgerät über das zumindest eine Netzwerkdatenkabel.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst: – Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung durch den Netzwerkknoten.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst: – Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung durch ein Netzgerät.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11–13, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst: – Wandlung der Betriebsspannung in die Spannung der elektrischen Energie durch das Energieversorgungsmodul.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11–14, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst: Filterung zumindest eines Frequenzbereichs der elektrischen Energie durch das Energieversorgungsmodul.