DE102012202423A1 - Passively-measuring circuit arrangement for e.g. ground fault monitor in actuator sensor interface-sensor-actuator-network, has modulator controlled by subscriber, where fault degree between signals is determined by current measurement - Google Patents

Abstract

The arrangement has an inductive modulator controlled by an active subscriber e.g. master or slave, and designed as a current-voltage converter or data coupler (9). An alternating current-alternating current-induction current converter is arranged at a right side of a resistor-inductor network, where actuator sensor interface (ASI)-alternating current based unbalance and/or ground fault degree between ASI-alternating current signals is determined by ASI-high frequency-difference current measurement between ASI-network-lines and displayed as analog measuring signal output. An independent claim is also included for a method for measuring ground fault degree in an actuator sensor interface-sensor-actuator-network.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erdschlussmesseinrichtung, insbesondere einen Erdschlusswächter in einem und für ein- oder mehrstrangigegs ASi-Sensor-Aktor-Netzwerk. The invention relates to a ground fault measuring device, in particular a ground fault monitor in one and for single or multi-stranded ASi sensor actuator network.

Im Jahre 1990 haben eine größere Anzahl namhafter Aktuator-, Sensor- und Steuerungshersteller mit der industriellen Gemeinschaftsentwicklung eines Aktuator-Sensor-Interface-Systems begonnen, welches als AS-Interface-System oder im Folgenden stets als ASi-Netz, ASi-System oder ASi bezeichnet ist. Das ASi-System wird als neuartige Schnittstelle seit 1994 für die industrielle Kommunikation eingesetzt und hat sich innerhalb der Gruppe der Sensor-Aktor-Netzwerke unterhalb der Gruppe der Feldbussysteme aufgrund seiner Schnelligkeit, Zuverlässigkeit und geringen Kosten etabliert. Es verbindet insbesondere binäre Sensoren und Aktuatoren, aber auch analoge Sensoren über eine gemeinsame ASi-Leitung mit der ersten Steuerungsebene, z. B. einem Feldbusmaster, Industrial-Ethernet-Systemen, einer SPS, oder einem PC. Das ASi-System ist international genormt durch die Normen EN 50295 und IEC 62026-2 (vgl. "AS-Interface Die Lösung in der Automation", Rolf Becker, et. al., AS-International Association, 2002 ). Das ASi-System besteht aus einem ASI-Master, mehreren ASi-Slaves, einem ASi-Netzteil und einer ASi-Leitung. Als ASi-Leitung wird ein ungeschirmtes Zweileiter-Flachbandkabel, z.B. 2 × 1,5 mm, oder ein Standard-Rundkabel verwendet, über das gleichzeitig Signale und Energie übertragen werden. Über die ASi-Leitung erfolgt damit sowohl die Energieversorgung der Slaves und des Masters, als auch die Datenübertragung zwischen den Slaves untereinander sowie zwischen den Slaves und dem Master (vgl. "AS-Interface Die Lösung in der Automation", Seite 56–60 ). Zur gleichzeitigen Übertragung der Signale und der Energie über die ASi-Leitung ist ein spezielles Modulationsverfahren entwickelt worden, welches den zahlreichen Anforderungen des ASi-Systems in besonderer Weise genügt. Das Nachrichtensignal, das der Energieversorgung der ASi-Slaves überlagert wird, muss gleichstromfrei und relativ schmalbandig sein und darf zudem nicht in unzulässiger Weise elektromagnetisch abstrahlen. Aus diesen Gründen ist als Modulationsverfahren eine Alternierende Puls Modulation (APM) ausgewählt worden, wobei die Sende-Bitfolge zunächst in eine Manchester-codierte (MAN-codierte) Bitfolge umcodiert wird, die bei jeder Änderung des Sendesignals eine Phasenänderung vornimmt. Aus der codierten Bitfolge wird dann ein Sendestrom erzeugt, aus dem durch Differentiation der gewünschte Signalspannungspegel auf der ASi-Leitung erzeugt wird. Auf der Empfangsseite werden diese Spannungssignale auf der Leitung detektiert und wieder in die gesendete Bitfolge zurückgewandelt. Wenn dabei die Spannungspulse näherungsweise wie Sinus2-Pulse geformt werden, wird gleichzeitig auch den Forderungen nach niedriger Grenzfrequenz und geringer Störabstrahlung Rechnung getragen (vgl. "AS-Interface Die Lösung in der Automation", Seite 62–65 ). Das ASi-System ist ein Master-Slave-System mit zyklischem Polling und nutzt einen Master pro Netz, der alle Teilnehmer (Slaves) zyklisch mit ihrer Adresse aufruft. Das ASi-System überträgt die Informationen (ASi-Nachrichten) zwischen einem Master und den verschiedenen Slaves somit nicht parallel, sondern seriell. In 1990, a large number of well-known actuator, sensor and control manufacturers have begun industrial joint development of an actuator-sensor interface system, which is always referred to as an AS-Interface system or always ASi network, ASi system or ASi is designated. The ASi system has been used as a novel interface since 1994 for industrial communication and has established itself within the group of sensor-actuator networks below the group of fieldbus systems due to its speed, reliability and low cost. It combines in particular binary sensors and actuators, but also analog sensors via a common ASi line with the first control level, z. As a fieldbus master, Industrial Ethernet systems, a PLC, or a PC. The ASi system is internationally standardized by the Standards EN 50295 and IEC 62026-2 (see. "AS-Interface The Solution in Automation", Rolf Becker, et. al., AS-International Association, 2002 ). The ASi system consists of an ASI master, several ASi slaves, an ASi power supply and an ASi cable. The ASi cable uses an unshielded two-conductor ribbon cable, eg 2 × 1.5 mm, or a standard round cable, which simultaneously transmits signals and energy. Both the power supply of the slaves and the master, as well as the data transmission between the slaves with each other and between the slaves and the master (see FIG. "AS-Interface The Solution in Automation", page 56-60 ). For the simultaneous transmission of the signals and the energy via the ASi line, a special modulation method has been developed, which satisfies the numerous requirements of the ASi system in a special way. The message signal, which is superimposed on the power supply of the ASi slaves, must be DC-free and relatively narrow-band and also must not radiate electromagnetic radiation in an inadmissible manner. For these reasons, an alternating pulse modulation (APM) has been selected as the modulation method, wherein the transmit bit sequence is first transcoded into a Manchester-encoded (MAN-encoded) bit sequence which makes a phase change each time the transmit signal is changed. From the coded bit sequence, a transmission current is then generated, from which the desired signal voltage level is generated on the ASi line by differentiation. On the receiving side, these voltage signals are detected on the line and converted back into the transmitted bit sequence. If the voltage pulses are approximately shaped like sinusoidal pulses, the demands for a lower cutoff frequency and low noise emission are also taken into account at the same time (cf. "AS-Interface The Solution in Automation", page 62-65 ). The ASi system is a master-slave system with cyclic polling and uses one master per network, which cyclically calls all subscribers (slaves) with their address. The ASi system thus transmits the information (ASi messages) between a master and the various slaves not in parallel, but serially.

Ein wesentlicher Bestandteil des ASI-Systems ist der ASi-Slave, der in der Regel als ASi-Chip realisiert ist und mit dem die Aktuatoren bzw. Sensoren an eine Busleitung, die ASI-Leitung, digital angekoppelt werden. Der ASi-Chip wird konstruktiv entweder in ein Modul eingebaut, an das dann konventionelle Aktuatoren und Sensoren angeschlossen werden, oder er wird direkt in den Aktuator bzw. Sensor eingebaut. Der ASi-Master bildet die Schnittstelle zwischen den slaveseitig angeschlossenen Aktuatoren bzw. Sensoren und und dem übergeordneten Feldbus bzw. dem Kern der Steuerung, beispielsweise einer SPS oder einem PC (vgl. "AS-Interface: Die Lösung in der Automation", Seite 53ff ). Die AS-Interface-Bus-Technologie erlaubt es, bis zu 62 Teilnehmer wie Aktoren und Sensoren auf ein und derselben zweipoligen Leitung mit Energie zu versorgen und an eine Steuerung anzubinden. Das gelbe AS-Interface Kabel bietet in Verbindung mit der Durchdringungs- bzw. Schneidklemmtechnik beim Anschluss von Slave-, Master- oder sonstigen Geräten den hohen Schutzgrad IP67. Die Kommunikationssignale der einzelnen ASi-Netz-Teilnehmer werden der Versorgungsspannung aufmoduliert. Daher benötigt man für ASi-Systeme besondere Gleichspannungsversorgungseinrichtungen bzw. Netzteile, ggf. mit einer integrierten „Datenentkopplung“, d.h. eine Spule mit definierter Induktivität von ca. 0,05 mH mit parallelgeschaltetem Widerstand mit einem definierten Widerstand, idR.ca. 39 Ohm, in jeder Netzteil-Leitung zur „Datenentkopplung“). Das „Datenentkopplungsnetzwerk“ besteht demzufolge aus zwei, möglichst gleichen Induktiv-Bauelementen und zwei parallel dazu geschalteten, möglichst gleichen Widerständen (vgl. "AS-Interface Die Lösung in der Automation", Seite 60 f ). Eine Unsymmetrie der Gleich- und/oder ASi-Wechselstromsignale kann sich negativ auf die Kommunikationssicherheit und -fähigkeit des ASi-Sensor-Aktor-Netzwerkes bzw. einzelner Asi-Teilnehmer auswirken. Aus diesem Grunde findet man bei den üblichen, d.h. gleichspannungssymmetrischen ASi-Systemen (erdfreie gleichspannungssymmetrische ASi-Netzteil-Sekundärspannung fürs ASi-Netz) häufig eine bestimmte, bezüglich des ASi-netzteilseitigen Datenentkopplers eine „Symmetrierungschaltung“, die idR. aus einem mittegeerdeten hochohmigen Widerstands-Spannungsteilers und einem parallelgeschalteten, ebenfalls mittegeerdeten Kondensator-Spannungsteiler parallelgeschaltet ist. An essential component of the ASI system is the ASi slave, which is usually implemented as an ASi chip and with which the actuators or sensors are digitally coupled to a bus line, the ASI line. The ASi chip is either built into a module, to which conventional actuators and sensors are connected, or it is installed directly in the actuator or sensor. The ASi master forms the interface between the actuators or sensors connected on the slave side and the higher-level fieldbus or the core of the control, for example a PLC or a PC (cf. "AS-Interface: The Solution in Automation", page 53ff ). The AS-Interface bus technology makes it possible to supply power to up to 62 subscribers, such as actuators and sensors, on one and the same two-pole line and connect them to a controller. The yellow AS-Interface cable in conjunction with the penetration or insulation displacement technology when connecting slave, master or other devices offers the high degree of protection IP67. The communication signals of the individual ASi network subscribers are modulated onto the supply voltage. Therefore, special DC voltage supply units or power supply units are required for ASi systems, possibly with an integrated "data decoupling", ie a coil with a defined inductance of approx. 0.05 mH with parallel connected resistor with a defined resistance, usually approx. 39 ohms, in each power supply line for "data decoupling"). Consequently, the "data decoupling network" consists of two inductive components, which are as similar as possible, and two resistors connected as closely as possible (cf. "AS-Interface The Solution in Automation", page 60 f ). An asymmetry of the DC and / or ASi AC signals can have a negative effect on the communication security and capability of the ASi sensor actuator network or individual Asi participants. For this reason, one finds in the usual, ie DC-balanced ASi systems (floating DC-balanced ASi power supply secondary voltage for ASi network) often a specific, with respect to the ASi power supply side data decoupler a "Balancing", which is usually. from a mittegeerdeten high-impedance resistor voltage divider and a connected in parallel, also mittegeerdeten capacitor voltage divider is connected in parallel.

ASi-Netzgeräte bzw. ASi-Netzteile sind primärseitig geregelte Gleichstromnetzteile. Die Primärschaltregler erzeugen eine geregelte Gleichspannung von ca. 20 bis 30 V mit einer hohen Konstanz und niedriger Restwelligkeit. Über die ASi-Zweidrahtleitung werden grundsätzlich Daten und Energie gleichzeitig übertragen. Somit müssen erweiterte ASi-Stromversorgungen neben der Versorgung des ASi-Netzes auch gleichzeitig eine ASi-HF-Signal-Entkopplung gewährleisten. Standardstromversorgungen sind dafür nicht geeignet. Deshalb dürfen keine Standardnetzteile für die Versorgung eines ASi-Netzes verwendet werden. In einem Multimaster-ASi-Netz, das demzufolge für den odrnungsgemäßen Betrieb mindestens zwei ASi-Gleichspannungsversorgungsquellen bzw. mindestens zwei ASi-Netzgeräte aufweisen muss, versorgt jedes ASi-Netzteil die Elektronik und sonstige Bestandteile der angeschlossenen Komminkationsteilnehmer (ASi-Teilnehmergeräte wie Master, Slaves, Repeater usw.) jedes ASi-Stranges des ASi-Netzes (genau ein ASi-Master und mindestens ein ASi-Slave-Modulgerät je ASi-Strang) und in der Regel auch die an die Slavegeräte angeschlossenen Sensor- und/oder Aktorgeräte bzw. die in die Slavegeräte integrierten Aktoren und/oder Sensoren. Entsprechend dem Leistungsbedarf des ASi-Netzes werden abgestufte Netzteile von 2 bis 8 A angeboten. Neuere Generationen von ASi-Netzteilen haben z. T. Erdschluss- und Überlasterkennungen integriert. Es gibt auch komplexe und teure Erdschlussdetektorgeräte, die zusätzliche Prüfspannungssignale erzeugen und zu Mess- bzw. Prüfzwecken auf die Asi-Netzleitungen geben. Das Energieversorgungs-ASi-modulgerät für das ASi-Netz bzw. einen ASi-Strang stellt eine idR. eine Spannung von 29,5 V bis 31,6 V DC zur Verfügung, die den IEC-Regeln für „Funktionskleinspannungen mit sicherer Trennung“ (PELV) entsprechen muss. Die sichere Trennung bei PELV-Stromkreisen bieten nach IEC 742-1 ausgelegte ASi-Netzteile, die auch den Anforderungen nach Dauerkurzschlussfestigkeit und Überlastfestigkeit genügen. Durch den häufig im ASi-Netzteil integrierten „Datenentkoppler“ (ASi-HF-Sperre), können durch das erweiterte ASi-Netzteil als (schneidklemmkontakt- und somit ASi-flachkabelfähiges) ASi-Modulgerät sowohl modulierte ASi-Daten als auch ASi-Gleichspannungs-Energie geliefert bzw. übertragen werden. Die ASi-Daten werden also in Form von Impulsen mit der alternierenden Puls-Modulation (APM) dem fließenden Gleichstrom aufmoduliert. Jeder ASi-Strang in einem Multi-Master-ASi-Sensor-Aktor-Netzwerk benötigt sein eigenes ASi-Netzteil. Ausgänge werden in der Regel über die schwarze ASi-Leitung versorgt. Hierfür ist ein Standardnetzteil mit 24 V DC nach PELV-Spezifikation (geerdete Schutzleitung) notwendig. Es gibt aber auch ASi-Netzteile, an denen innerhalb eines Gerätes sowohl die ASi-DC-Spannung als auch die Standardgleichspannung für leistungshungrige Sensor- und/oder Aktorgeräte oder sonstige Verbraucher abgegriffen werden kann. ASi power supply units or ASi power supply units are primary DC regulated power supplies. The primary switching regulators generate a regulated DC voltage of approx. 20 to 30 V with a high constancy and low residual ripple. Data and energy are always transmitted simultaneously via the ASi two-wire cable. Thus, extended ASi power supplies in addition to the supply of the ASi network and simultaneously ensure an ASi RF signal decoupling. Standard power supplies are not suitable for this. Therefore, no standard power supplies may be used to power an ASi network. In a multimaster ASi network, which accordingly must have at least two ASi DC power supply sources or at least two ASi power supplies for the operation according to the operation, each ASi power supply supplies the electronics and other components of the connected Komminkationsteilnehmer (ASi user equipment such as master, slaves , Repeaters, etc.) of each ASi line of the ASi network (exactly one ASi master and at least one ASi slave module device per ASi line) and, as a rule, also the sensor and / or actuator devices connected to the slave devices or the actuators and / or sensors integrated in the slave devices. Depending on the power requirements of the ASi network, graded power supplies from 2 to 8 A are offered. Newer generations of ASi power supplies have z. T. integrated earth fault and overload detections. There are also complex and expensive ground fault detection devices that generate additional test voltage signals and apply to the Asi power lines for measurement or testing purposes. The power supply ASi module device for the ASi network or an ASi line usually provides. a voltage of 29.5 V to 31.6 V DC, which must comply with the IEC rules for "Safety Extra Low Voltage" (PELV). The safe separation in PELV circuits provide IEC 742-1 designed ASi power supplies, which also meet the requirements for continuous short-circuit strength and overload resistance. Due to the "data decoupler" (ASi-RF-Barrier), which is often integrated in the ASi power supply, the ASi power supply can be used as both ASi-modulated ASi data and ASi DC voltage as ASi module (ASi flat cable capable). Energy delivered or transferred. The ASi data are thus modulated in the form of pulses with the alternating pulse modulation (APM) the flowing DC. Each ASi line in a multi-master ASi sensor-actuator network requires its own ASi power supply. Outputs are usually supplied via the black ASi line. A standard 24 V DC power supply according to the PELV specification (earthed protective line) is required for this. But there are also ASi power supplies, in which both the ASi-DC voltage and the standard DC voltage for power-hungry sensor and / or Aktorgeräte or other consumers can be tapped within a device.

Die ASi-Ausgangsgleichspannung (–15V, +15V) der ASI-Netzteile, die in den „linksseitigen“ Eingang des „Datenentkopplers“ eingespeist wird, muss bei den üblichen DC-symmetrischen ASi-Systemen erdfrei sein. Die DE 10 2008 008 647 A1 zeigt einen Gleichspannungs-Symmetrierer in Form eines Widerstandsteilers, dessen Mitteabgriff notwendigerweise geerdet ist. Um einen Erdschluss anzuzeigen, ist es gemäß 1 bekannt, rechtsseitig bzgl. des Datenentkopplers, d.h. im ASi-Netz, die Gleichspannungen auf den Leitungen der ASI+ und ASI– zu messen. Das erfordert aber zwei, das wechselstrommäßig sehr komplexe ASi-Netz und die empfindlichen ASi-Signale beeinflussende Messgeräte in Form eines stromverbrauchenden, geerdeten Widerstandsteilers. 2 zeigt einen bekannten Erdschlusswächter im ASI-Netz, der aufwändig „rechtsseitig“ sowohl Gleich- als auch Wechselspannung misst, wobei die beiden Spulen der Datenentkopplung nicht magnetisch gekoppelt sind. Dadurch leidet die ASi-HF-Symmetrierung im ASi-Netz. Die Grundidee dieser Schrift, neben einer Gleichspannungsmessung eine Wechselspannungsmessung durchzuführen, vergrößert den Messaufwand und verändert je nach Innenwiderstand der Messgeräte nachteilig die ASi-Signalverteilung auf dem ASi-Netz und die Kommunikationsfähigkeit und -sicherheit der adressierbaren Teilnehmer. The ASi DC output voltage (-15V, + 15V) of the ASI power supplies, which is fed into the "left side" input of the "data decoupler", must be ungrounded in the standard DC-symmetric ASi systems. The DE 10 2008 008 647 A1 shows a DC balancer in the form of a resistor divider, the center tap is necessarily grounded. To indicate a ground fault, it is according to 1 known to the right side with respect to the data decoupler, ie in the ASi network to measure the DC voltages on the lines of ASI + and ASI-. But this requires two, the AC moderately very complex ASi network and the sensitive ASi signals affecting measuring devices in the form of a current-consuming, grounded resistance divider. 2 shows a well-known earth fault monitor in the ASI network, the consuming "right side" both DC and AC voltage measures, the two coils of data decoupling are not magnetically coupled. As a result, the ASi-RF balancing suffers in the ASi network. The basic idea of this document, in addition to a DC voltage measurement to perform an AC voltage measurement, increases the measurement effort and changed depending on the internal resistance of the measuring devices adversely ASi signal distribution on the ASi network and the communication capability and security of the addressable participants.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der obengenannten, bekannten Lösungen zu vermeiden, insbesondere darin, eine Schaltungsanordnung für einen Erdschlusswächter bzw. für eine Unsymmetriemesseinrichtung mit einer bzgl. des LR-Netzwerkes des Induktiv-Modulators „linksseitig“ geerdeten ASi-Gleichspannungsversorgungsleitung (einseitige Erdung) aufzuzeigen, die auf einfache und zuverlässige Weise feststellen kann, dass ob und in welchem Maße die Kommunikationssicherheit auf dem Bus gefährdet oder gestört ist. Außerdem soll neben entsprechenden Geräten Erdschlusswächter bzw. für eine Unsymmetriemessgerät ein einstrangiges als auch ein mehrstrangiges oder ASi-Sensor-Aktor-Netztwerk zur Verfügung gestellt werden, das eine sichere Feststellung von Unsymmetrie-Störungen erlaubt und ein entsprechendes Verfahren angegeben werden. The object of the invention is to avoid the disadvantages of the above known solutions, in particular, a circuit arrangement for a ground fault monitor or for an asymmetry measuring device with respect to the LR network of the inductive modulator "left side" grounded ASi DC power supply line ( one-sided grounding), which can easily and reliably determine whether and to what extent communication security on the bus is compromised or disturbed. In addition, in addition to appropriate devices ground fault monitor or for a unbalance measuring a single-stranded as well as a multi-stranded or ASi sensor actuator network will be made available that allows a safe detection of imbalance disorders and a corresponding method.

Diese Aufgabe ist gelöst durch eine passiv messende Schaltungsanordnung für eine oder in einer passiven Erdschlussmesseinrichtung und/oder für ein passives Erdschlussmessgerät und/oder ein ASi-Modulgerät eines bzgl. Erdpotenzial gleichspannungssymmetrisch betreibbaren oder betriebenen ASi-Netzes eines einstrangigen oder mehrstrangigen ASi-Sensor-Aktor-Netzwerkes. Diese Schaltungsanordnung weist auf:

• a) einen Induktiv-Modulator als Strom-Spannungswandler, Datenerzeuger und Dateneinkoppler. Dieser ist durch einen sendenden, aktiven Teilnehmer, wie z.B. Master oder Slave, steuerbar.
• b) ein dem Induktiv-Modulator zugeordnetes LR-Netzwerk und eine Modulationshilfe in Form eines bzgl. dieses L-R-Netzwerkes „linksseitig“ angeordneten und dem Eingang des LR-Netzwerkes parallelgeschalteten Kondensators als Modulationshilfe aufweist. Dieser ist durch die Schaltungsanrodnung bzw. innerhalb dieser einseitig geerdet ist. Alternativ oder zusätzlich ist oder wird er durch den Anschluß der ASI-Versorgungsgleichspannung bzw. des ASi-Netzteiles geerdet, von dessen zwei ASi-Gleichspannungsanschlüsse einer einseitig geerdet ist.
• c) und eine ebenfalls geerdeten, hochohmigen Spannungsteilers als ASi-Gleichspannungs-Symmetriereinrichtung, der diesem kapazitiven Spannungsteiler parallelgeschaltet ist,
• d) einen ferritisch gekoppelten AC-AC-Induktionsstromwandler, der „rechtsseitig“ vom L-R-Netzwerk angeordnet ist,
• e) dessen Ferritring die zum Eingang des L-R-Netzwerkes führenden beiden ASi-Netzleitungen der Schaltungsanordnung galvanisch nicht kontaktierend so umfasst und die Schaltungsanordnung so ausgebildet ist,
• f) dass messtechnisch der ASi-netzseitige, ASi-wechselstrombasierte Unsymmetrie- bzw. Erdschlussgrad zwischen den beiden in den Modulator hinein bzw. aus diesem hinausfließenden ASi-Wechselstromsignalen in den beiden Wechselstrom-ASi-Leitungen (A+, A–) allein durch ASi-HF-Differenzstrom-Messung zwischen beiden ASi-Netz-Leitungen (A+, A–) bestimmt ist oder bestimmbar ist, wobei diese Messung eine indirekte, induktionsbasierte und LR-Netzwerknahe Messung ist,
• g) Mittel zur ein- oder zweiseitigen ASi-frequenbandbegrenzung des Differenzstrom-Messsignales,
• f) einen messsignalrelevanten Schaltausgang und/oder einen analogen Messsignalausgang und/oder eine optische analoge oder Schaltzustands-Anzeige, so dass mit diesen Mitteln der Unsymmetrie- bzw. Erdschlussgrad ausgebbar bzw. anzeigbar bzw. ausgegeben bzw. angezeigt ist.

This object is achieved by a passive measuring circuit arrangement for one or in a passive ground fault measuring device and / or for a passive ground fault measuring device and / or an ASi module device of an ASi network of a single-rail or DC voltage-symmetric operable or operated with respect to ground potential multi-strand ASi sensor-actuator network. This circuit arrangement comprises:

• a) an inductive modulator as a current-voltage converter, data generator and Dateneinkoppler. This is controllable by a sending, active participant, such as master or slave.
• b) has a LR network associated with the inductive modulator and a modulation aid in the form of a "left side" arranged with respect to this LR network and the capacitor connected in parallel to the input of the LR network as a modulation aid. This is grounded by the Schaltungsanrodnung or within this one-sided. Alternatively or additionally, it is or is grounded by the connection of the ASI DC supply voltage or the ASi power supply, one of whose two ASi DC voltage connections is grounded on one side.
• c) and a likewise grounded, high-impedance voltage divider ASi-DC voltage balancing device, which is connected in parallel to this capacitive voltage divider,
• d) a ferritic coupled AC-AC induction current transformer located "right hand side" of the LR network,
• e) the ferrite ring of which leads to the input of the LR network leading two ASi power lines of the circuit arrangement not electrically contacting so and the circuit arrangement is formed so
• f) that the ASi-network-side, ASi-AC-based unbalance or ground fault level between the two ASi alternating current signals flowing into or out of the modulator in the two AC-ASi lines (A +, A-) is determined solely by ASi HF differential current measurement between two ASi power lines (A +, A-) is determined or determinable, this measurement being an indirect, induction-based and LR network-related measurement,
• g) means for one or two-sided ASi frequency band limitation of the differential current measuring signal,
• f) a measurement signal relevant switching output and / or an analog measurement signal output and / or an optical analog or switching state display, so that with these means of unbalance or ground fault level can be output or displayed or output or displayed.

Eine bevorzugte Variante der Schaltungsanordnung besteht darin, dass sie eine ASi-Gleichspannungsquelle umfasst, insbesondere in Form eines DC-DC oder AC-DC-Wandlers oder AC-DC-Netzteiles für 230V-Wechselspannung. A preferred variant of the circuit arrangement is that it comprises an ASi DC voltage source, in particular in the form of a DC-DC or AC-DC converter or AC-DC power supply for 230V AC voltage.

Eine weitere bevorzugte Variante der Schaltungsanordnung besteht darin, dass die Schaltungsanordnung sie so ausgebildet ist, dass sie neben der „rechtsseitigen“ Erdschlussmessung gleichzeitig oder alternierend „linksseitig“ den Erdschlussgrad messen kann. Hierfür ist ein Wechselstrommessgerät vorgesehen, das direkt oder indirekt (induktive Kopplung) nur den Wechselstrom misst, der vom Mittelpunkt des kapazitiven Spannungsteilers zum Erdungspunkt bzw. zur Funktionserde, fließt. Insbesondere beinhaltet die Schaltungsanordnung ein Bandfilter für das Wechselstromsignal des Wechselstrommessgerätes, dessen Filterbereich im Wesentlichen den Übertragungsbereich der ASi-Feldbus-Datenübertragungssignale abdeckt und zumindest auf dem normalem Wechselstromnetz (ca. 50 Hertz) basierende bzw. aufmodulierte Störsignale ausfiltert. Das Bandfilter kann auch im Wechselstrommessgerät integriert oder das Wechselstrommessgerät als einseitig oder zweiseitig ASi-frequenzbandbegrenztes Wechselstrommessgerät ausgeführt sein. A further preferred variant of the circuit arrangement is that the circuit arrangement is designed so that, in addition to the "right-sided" ground fault measurement, it can measure the degree of earth leakage simultaneously or alternately "on the left". For this purpose, an alternating current measuring device is provided which measures directly or indirectly (inductive coupling) only the alternating current flowing from the center of the capacitive voltage divider to the grounding point or to the functional earth. In particular, the circuit arrangement includes a bandpass filter for the AC signal of the AC measuring device whose filter area substantially covers the transmission range of the ASi fieldbus data transmission signals and filters at least on the normal AC network (about 50 hertz) based or modulated interference signals. The band filter can also be integrated in the AC meter or the AC meter can be designed as a one-sided or two-sided ASi frequency band-limited AC meter.

Eine weitere Erfindung besteht in einem ASi-Netzgerät mit einer derartigen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Eine weitere Erfindung besteht in einem ASi-Modulgerät mit einer derartigen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, dass als Erdschlussmesseinrichtung mit Analogausgang oder Erdschlußwächter mit Schaltausgang ausgeführt ist, das bzw. der an eine ASi-Leitung anschließbar ist oder angeschlossen ist. Dieses ASi-Modulgerät umfasst vorteilhafterweise eine ASi-Gleichspannungsquelle, insbesondere in Form eines DC-DC oder AC-DC-Wandlers oder AC-DC-Netzteiles für 230V-Wechselspannung. Eine weitere Erfindung besteht in einem ASi-Sensor-Aktor-Netzwerk mit einer vorhergehend genannten Schaltungsanordnung und/oder einem vorhergehend genannten ASi-Modulgerät und/oder vorhergehend genannten ASi-Netzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Another invention is an ASi power supply with such a circuit arrangement according to the invention. A further invention consists in an ASi module device with such a circuit arrangement according to the invention that is designed as a ground fault measuring device with analog output or earth fault monitor with switching output that is connected or connected to an ASi line. This ASi module device advantageously comprises an ASi DC voltage source, in particular in the form of a DC-DC or AC-DC converter or AC-DC power supply for 230V AC voltage. A further invention consists in an ASi sensor actuator network with a previously mentioned circuit arrangement and / or a previously mentioned ASi module device and / or the aforementioned ASi network device according to one of the preceding claims.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand mehrerer Figuren erläutert werden. Es zeigen The invention will be explained below with reference to several figures. Show it

1 eine bekannte ASi-Lösung mit symmetrischer, d.h. nichtgeerdeter „linksseitiger“ ASi-Gleichspannungsversorgung und mit einem Erdschlusswächter, der die Gleichspannungen im ASi-Netz misst, 1 a known ASi solution with symmetrical, ie ungrounded "left-sided" ASi DC power supply and with a ground fault monitor, which measures the DC voltages in the ASi network,

2 eine Prinzipdarstellung eines Erdschlusswächters und entsprechenden ASi-Systems mit direkter „linkseitiger“ Wechselstrommessung in der Leitung der Symmetrierschaltung und mit symmetrischer, d.h. nichtgeerdeter „linksseitiger“ ASi-Gleichspannungsversorgung, 2 a schematic diagram of a ground fault monitor and corresponding ASi system with direct "left-side" AC measurement in the line of the balun and with symmetrical, ie ungrounded "left-sided" ASi DC power supply,

3 eine Prinzipdarstellung eines Erdschlusswächters und entsprechenden ASi-Systems mit indirekter Wechselstrommessung und mit symmetrischer, d.h. nichtgeerdeter „linksseitiger“ ASi-Gleichspannungsversorgung, 3 a schematic representation of a ground fault monitor and corresponding ASi system with indirect AC measurement and with symmetrical, ie ungrounded "left-side" ASi DC power supply,

4 zeigt die “Datenentkopplungseinheit und die “Symmetrisierungseinheit“ bei einer bekannten Lösung mit symmetrischer, d.h. nichtgeerdeter „linksseitiger“ ASi-Gleichspannungsversorgung, 4 shows the "data decoupling unit and the" Symmetrisierungseinheit "in a known solution with symmetrical, ie ungrounded" left-side "ASi DC power supply,

5 zeigt eine Lösung mit einer symmetrischer, d.h. nichtgeerdeter „linksseitiger“ ASi-Gleichspannungsversorgung und „linksseitiger“ Wechselstrommessung 5 shows a solution with a symmetrical, ie ungrounded "left-sided" ASi DC power supply and "left-side" AC current measurement

6 zeigt eine erfindungsgemäße Lösung mit asymmetrischer, d.h. geerdeter „linksseitiger“ ASi-Gleichspannungsversorgung und „rechtsseitigen“ Wechselstrommessung und einem ferritringbasierten AC-AC-Stromwandler und einem Wechselstrommessgerät A 6 shows a solution according to the invention with asymmetric, ie grounded "left-side" ASi DC power supply and "right-side" AC measurement and a ferrite ring-based AC-AC current transformer and an AC meter A.

7 zeigt eine erfindungsgemäße Lösung mit asymmetrischer, d.h. geerdeter „linksseitiger“ ASi-Gleichspannungsversorgung und „rechtsseitigen“ Wechselstrommessung und einem ferritringbasierten AC-AC-Stromwandler und einem Wechselstrommessgerät A 7 shows a solution according to the invention with asymmetric, ie grounded "left-side" ASi DC power supply and "right-side" AC measurement and a ferrite ring-based AC-AC current transformer and an AC meter A.

8 zeigt eine erfindungsgemäße Lösung mit asymmetrischer, d.h. geerdeter „linksseitiger“ ASi-Gleichspannungsversorgung und „rechtsseitigen“ Wechselstrommessung und einem ferritringbasierten AC-AC-Stromwandler und einem Wechselstrommessgerät A 8th shows a solution according to the invention with asymmetric, ie grounded "left-side" ASi DC power supply and "right-side" AC measurement and a ferrite ring-based AC-AC current transformer and an AC meter A.

9 zeigt eine erfindungsgemäße Lösung mit asymmetrischer, d.h. geerdeter „linksseitiger“ ASi-Gleichspannungsversorgung und „rechtsseitigen“ Wechselstrommessung und einem ferritringbasierten AC-AC-Stromwandler und einem Wechselstrommessgerät A 9 shows a solution according to the invention with asymmetric, ie grounded "left-side" ASi DC power supply and "right-side" AC measurement and a ferrite ring-based AC-AC current transformer and an AC meter A.

Nachfolgend werden die Erfindungen anhand der 5–9 erläutert. Hereinafter, the inventions based on 5 - 9 explained.

5 und 6 zeigt eine passiv messende Schaltungsanordnung für eine oder in einer passiven Erdschlussmesseinrichtung 19 und/oder für ein passives Erdschlussmessgerät 19g und/oder ein ASi-Modulgerät eines bzgl. Erdpotenzial gleichspannungssymmetrisch betreibbaren oder betriebenen ASi-Netzes eines einstrangigen oder mehrstrangigen ASI-Sensor-Aktor-Netzwerkes. 5 and 6 shows a passive measuring circuit arrangement for one or in a passive ground fault measuring device 19 and / or for a passive ground fault measuring device 19g and / or an ASi module device of an ASi network of a single-rank or multi-rank ASI sensor-actuator network that is DC-symmetrically operable or operated with regard to ground potential.

Diese Schaltungsanordnung weist auf:

• a) einen Induktiv-Modulator als Strom-Spannungswandler, Datenerzeuger und Dateneinkoppler (9). Dieser ist durch einen sendenden, aktiven Teilnehmer, wie z.B. Master oder Slave, steuerbar.
• b) ein dem Induktiv-Modulator zugeordnetes LR-Netzwerk und eine Modulationshilfe in Form eines bzgl. dieses LR-Netzwerkes „linksseitig“ angeordneten und dem Eingang 9a+, 9a– des LR-Netzwerkes parallelgeschalteten Kondensators als Modulationshilfe aufweist. Dieser ist durch die Schaltungsanrodnung bzw. innerhalb dieser einseitig geerdet ist. Alternativ oder zusätzlich ist oder wird er durch den Anschluß der ASI-Versorgungsgleichspannung bzw. des ASi-Netzteiles geerdet, von dessen zwei ASi-Gleichspannungsanschlüsse einer einseitig geerdet ist.
• c) keinen Spannungsteiler bzw. kein ohmsches Widerstandbauelement, da keine keine ASi-Gleichspannungs-Symmetriereinrichtung notwendig ist,
• d) einen ferritisch gekoppelten AC-AC-Induktionsstromwandler, der „rechtsseitig“ vom LR-Netzwerk angeordnet ist,
• e) dessen Ferritring die zum Eingang 9e+, 9e– des LR-Netzwerkes führenden beiden ASi-Netzleitungen A+, A– der Schaltungsanordnung galvanisch nicht kontaktierend so umfasst und die Schaltungsanordnung so ausgebildet ist,
• f) dass messtechnisch der ASi-netzseitige, ASi-wechselstrombasierte Unsymmetrie- bzw. Erdschlussgrad zwischen den beiden in den Modulator hinein bzw. aus diesem hinausfließenden ASi-Wechselstromsignalen in den beiden Wechselstrom-ASi-Leitungen (A+, A–) allein durch ASi-HF-Differenzstrom-Messung zwischen beiden ASi-Netz-Leitungen (A+, A–) bestimmt ist oder bestimmbar ist, wobei diese Messung eine indirekte, induktionsbasierte und L-R-Netzwerknahe Messung ist,
• g) Mittel zur ein- oder zweiseitigen ASi-frequenbandbegrenzung des Differenzstrom-Messsignales,
• f) einen messsignalrelevanten Schaltausgang und/oder einen analogen Messsignalausgang und/oder eine optische analoge oder Schaltzustands-Anzeige, so dass mit diesen Mitteln der Unsymmetrie- bzw. Erdschlussgrad ausgebbar bzw. anzeigbar bzw. ausgegeben bzw. angezeigt ist.

This circuit has:

• a) an inductive modulator as a current-voltage converter, data generator and Dateneinkoppler ( 9 ). This is controllable by a sending, active participant, such as master or slave.
• b) has a LR network associated with the inductive modulator and a modulation aid in the form of a "left side" arranged with respect to this LR network and the capacitor connected in parallel to the input 9a +, 9a of the LR network as a modulation aid. This is grounded by the Schaltungsanrodnung or within this one-sided. Alternatively or additionally, it is or is grounded by the connection of the ASI DC supply voltage or the ASi power supply, one of whose two ASi DC voltage connections is grounded on one side.
• c) no voltage divider or no ohmic resistance component, since no ASi-DC voltage balancing device is not necessary,
• d) a ferritic coupled AC-AC induction current transformer located "right hand side" of the LR network,
• e) the ferrite ring of which leads to the input 9e +, 9e- of the LR network two ASi power lines A +, A- of the circuit arrangement does not electrically contact so comprises and the circuit arrangement is formed so
• f) that the ASi-network-side, ASi-AC-based unbalance or ground fault level between the two ASi alternating current signals flowing into or out of the modulator in the two AC-ASi lines (A +, A-) is determined solely by ASi HF differential current measurement between two ASi power lines (A +, A-) is determined or determinable, this measurement being an indirect, induction-based and LR network-related measurement,
• g) means for one or two-sided ASi frequency band limitation of the differential current measuring signal,
• f) a measurement signal relevant switching output and / or an analog measurement signal output and / or an optical analog or switching state display, so that with these means of unbalance or ground fault level can be output or displayed or output or displayed.

Eine bevorzugte Variante der Schaltungsanordnung besteht darin, dass sie eine asymmetrische, d.h. einseitig geerdete ASi-Gleichspannungsquelle umfasst, insbesondere in Form eines DC-DC oder AC-DC-Wandlers oder AC-DC-Netzteiles für 230V-Wechselspannung. A preferred variant of the circuit arrangement is that it has an asymmetric, i. single-ended ASi DC voltage source comprises, in particular in the form of a DC-DC or AC-DC converter or AC-DC power supply for 230V AC voltage.

Nachfolgend werden die 1 bis 5 näher erläutert:
Die 1 zeigt ein ASi-Bussystem mit Erdschlusswächter W in Anlehnung an die DE 10 2008 008 647 A1 . Das ASi-Bussystem besteht aus einem Netzteil 5 mit Primäranschlüssen 5a, 5c für die Netzspannung (z.B. 230V). Die Sekundäranschlüsse 5b, 5f liefern die nötige erdfreie ASI-Gleichspannung von ca. 30V. und gehen an die Ausgänge des „Datenentkopplers“ 9, der in jeder Leitung zwischen Gleichstromnetz ASI-Netz aus einer Parallelschaltung einer Reaktanz in Form einer Spule und eines Wirkwiderstandes in Form eines ohmschen Widerstandes besteht. Zwischen Datenentkoppler 9 und Netzgerät 5 liegt eine Symmetriereinheit bzw. -schaltung 6 als Parallelschaltung eines ohmschen und kapazitiven Spannungsteilers mit gemeinsamen Mitteanschlüssen 18, die über die Erdungsleitung 16 auf den Erdungspunkt E gehen, der als Funktionserde FE ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass nur besondere Erdungspunkte E, z.B. die unmittelbare Maschine, benutzt werden dürfen, u.a., um die Einstreuung unnötiger Wechsel- und Gleichstromsignale zu minimieren. Die Symmetrierung erfolgt hier nur über die Teiler Tc, Tr und nicht über die magnetisch nicht gekoppelten Spulen des Datenentkopplers 9. Der Erdungswächter W besteht aus zwei Gleichspannungsmessgeräten U+, U–, die an beliebiger Stelle des gelben ASi-Kabels im ASi-Netz angeklemmt sein können. 2 zeigt das ASI-Bussystem mit Master (M) und diversen Slaves bzw. Slavegruppen S, S1, S2, aufweisend ein Netzteil 5 mit Primäranschlüssen 5a, 5c für die Netzspannung (z.B. 230V). Die Sekundäranschlüsse 5b, 5f liefern die nötige erdfreie ASI-Gleichspannung von ca. 30V und gehen an die Ausgänge des Datenentkopplers 9, der in jeder Leitung zwischen Gleichstromnetz und ASI-Netz aus einer Parallelschaltung einer Reaktanz in Form einer Spule und eines Wirkwiderstandes in Form eines ohmschen Widerstandes besteht. Zwischen Datenentkoppler 9 und Netzgerät 5 liegt ein erfindungsgemäßer kapazitiver Spannungsteiler Tc mit zwei Kapazitäten C1, C2, die als Kondensatoren ausgebildet sind, und der Mittepunkt 18, der über die Erdungsleitung 16 zu einem Wechselstrommessgerät A geht. Dieses wiederum geht zu einen Erdungspunkt E, der gemäß den ASI-Erdungsvorschriften als besonderer Erdungspunkt bzw. Funktionserde FE ausgebildet ist und ein Anschluss an der unmittelbaren, geerdeten Maschine sein kann, die an das ASI-Netz angeschlossen ist. Das Wechselstrommessgerät A weist, vorzugsweise eingangsseitig, einen nichtgezeigten Bandpass auf. Dieses filtert die Wechselstrommesssignale, die aufgrund unsymmetrischer ASI-HF-Signale über den geerdeten kapazitiven Spannungsteiler Tc erhalten wurden, und die durch ein oder mehrere Erdschlüsse R1, R2 und/oder R3 ausgelöst wurden. Der Bandpass blockiert somit Störsignale, die nicht im Frequenzbereich des ASi-Systems liegen (Ausfiltern der Störfrequenzen von Umrichtern, Schweißanlagen und dergleichen). Sein Filterbereich deckt also im Wesentlichen den Übertragungsbereich der Feldbusdatenübertragungssignale ab. Below are the 1 to 5 explained in more detail:
The 1 shows an ASi bus system with ground fault monitor W based on the DE 10 2008 008 647 A1 , The ASi bus system consists of a power supply unit 5 with primary connections 5a . 5c for the mains voltage (eg 230V). The Secondary connections 5b . 5f deliver the necessary ground-free ASI DC voltage of approx. 30V. and go to the outputs of the "data decoupler" 9 which consists of a parallel connection of a reactance in the form of a coil and a resistance in the form of an ohmic resistor in each line between the DC network ASI network. Between data decoupler 9 and power supply 5 is a balancing unit or circuit 6 as a parallel connection of an ohmic and capacitive voltage divider with common center connections 18 passing through the grounding line 16 go to the grounding point E, which is designed as a functional earth FE. This means that only special grounding points E, eg the direct machine, may be used, among other things, in order to minimize the spread of unnecessary AC and DC signals. The balancing takes place here only via the divider Tc, Tr and not via the magnetically uncoupled coils of the data decoupler 9 , The grounding monitor W consists of two DC voltage measuring devices U +, U-, which can be connected to any point of the yellow ASi cable in the ASi network. 2 shows the ASI bus system with master (M) and various slaves or slave groups S, S1, S2, comprising a power supply 5 with primary connections 5a . 5c for the mains voltage (eg 230V). The secondary connections 5b . 5f provide the necessary ground-free ASI DC voltage of approx. 30V and go to the outputs of the data decoupler 9 which consists of a parallel connection of a reactance in the form of a coil and a resistance in the form of an ohmic resistance in each line between the DC network and ASI network. Between data decoupler 9 and power supply 5 is a capacitive voltage divider Tc according to the invention with two capacitances C1, C2, which are formed as capacitors, and the center point 18 that over the grounding line 16 to an AC meter A goes. This, in turn, goes to a grounding point E, which according to the ASI grounding regulations is designed as a special earth ground FE and may be a connection to the immediate grounded machine connected to the ASI network. The AC meter A has, preferably on the input side, a bandpass (not shown). This filters the AC measurement signals obtained due to unbalanced ASI RF signals through the grounded capacitive voltage divider Tc and triggered by one or more earth faults R1, R2 and / or R3. The bandpass thus blocks interfering signals that are not in the frequency range of the ASi system (filtering out the interference frequencies of converters, welding systems and the like). Its filter range thus essentially covers the transmission range of the fieldbus data transmission signals.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird also nicht der Gleich- und/oder Wechselstrom gemessen, der durch den kapazitiven und/oder ohmschen Teiler Tc, TR geht, sondern nur der gefilterte Wechselstrom, der über den Mittelpunkt 18 des kapazitiven Teilers Tc und über die Erdungsleitung 16 zu Funktionserde FE fließt. Z.B. kann mittels eines Schwellwertschalters eine Anzeige gesteuert werden, die eine Meldung abgibt, wenn ein „harter“ oder „weicher“ Erdschluss vorliegt, wobei „hart“ ein impedanzmässiger Kurzschluss bedeutet und „weich“ einen relativ hochohmigen“ Kurzschluss, der auch durch starke kapazitive Belastungen, z.B. lange Leitungsführung zu Masse bzw. Erde, entstehen kann. In the method according to the invention, therefore, the direct and / or alternating current which passes through the capacitive and / or ohmic divider Tc, TR is not measured, but only the filtered alternating current, which passes through the center 18 of the capacitive divider Tc and via the grounding line 16 flows to functional earth FE. For example, by means of a threshold switch, a display can be controlled which gives a message when a "hard" or "soft" ground fault exists, where "hard" means an impedance short circuit and "soft" means a relatively high resistance "short circuit, which is also characterized by strong capacitive short circuit Loads, eg long cable routing to earth or ground, can occur.

Zur Symmetrierung der Gleichspannungsanteile im ASI-Netz 10 ist ein optionaler ohmscher Spannungsteiler Tr, z.B. mit ca. 100 Kiloohm, parallel zum kapazitiven Spannungsteiler Tc vorgesehen, der die Gleichspannung über Funktionserde FE erdet. Dies bedeutet, dass nur besondere Erdungspunkte E, z.B. die unmittelbare Maschine, benutzt werden dürfen, u.a., um die Einstreuung unnötiger Wechsel- und Gleichstromsignale zu minimieren. Die Symmetrierung erfolgt hier nicht nur über die beiden Teiler Tc, Tr, sondern auch über die magnetisch gekoppelten und gleichsinnig wirkenden Spulen (keine Stromgegenkopplung) des Datenentkopplers 9 mittels des Kopplers K, der allerdings auch stark koppeln bzw. symmetrieren darf, weil die erfindungsgemäße Erdschlusserkennung im Gegensatz zu bekannten Lösungen dadurch nicht beeinträchtigt ist bzw. trotzdem die Erkennung auch kleiner Erdschlüsse möglich ist. Die magnetische Kopplung K z.B. kann mittels eines Ferritkernes und durch nahe zueinander positionierte Spulen erreicht werden. Der Erdschlussdetektor W ist hier in das ASI-Netzgerät 569 integriert, das an den Punkten D und C auf einfache Weise mit dem ASI-Kabel bzw. ASI-Netz verbunden ist und das neben dem Netzgerät 5 auch einen Symmetrieentkoppler 69 aufweist, d.h. auch eine Wechsel- und Gleichstrom-Symmetrieeinheit 6 mit jeweils einem Teiler T für Wechsel- und Gleichstrom Tc, Tr sowie den üblichen und notwendigen induktiven Datenentkoppler 9. Die Besonderheit ist hier, dass der kapazitive Spannungsteiler Tc des Erdschlusswächters zugleich eine kapazitive Symmetriereinheit 6 für die Symmetrierung des HF-ASi-Signales ist. Der durch das Messgerät A gemessene und durch das Bandfilter selektierte Wechselstrom wird auf Abweichungen gegenüber einem Vorgabekriterium überwacht, das kann z.B. eine reine Pegelüberwachung sein oder auch eine kombinierte Pegel-Zeit-Überwachung, d.h. es muss ein bestimmter Pegel eine Mindestzeit vorhanden sein, damit ein entsprechendes Signal, z.B. Alarmsignal ausgelöst werden kann. For balancing the DC components in the ASI network 10 is an optional ohmic voltage divider Tr, for example, provided with about 100 kiloohms, parallel to the capacitive voltage divider Tc, which grounds the DC voltage via functional earth FE. This means that only special grounding points E, eg the direct machine, may be used, among other things, in order to minimize the spread of unnecessary AC and DC signals. The balancing is done here not only via the two divider Tc, Tr, but also on the magnetically coupled and co-acting coils (no current negative feedback) of the data decoupler 9 by means of the coupler K, however, may also strongly couple or balance, because the ground fault detection according to the invention, in contrast to known solutions, is not impaired or still detection of even small ground faults is possible. The magnetic coupling K, for example, can be achieved by means of a ferrite core and by coils positioned close to each other. The ground fault detector W is here in the ASI power supply 569 integrated, which is connected at points D and C in a simple way with the ASI cable or ASI network and that next to the power supply 5 also a symmetry decoupler 69 has, ie, an AC and DC symmetry unit 6 each with a divider T for AC and DC Tc, Tr and the usual and necessary inductive data decoupler 9 , The special feature here is that the capacitive voltage divider Tc of the earth fault monitor at the same time a capacitive balancing unit 6 for the balancing of the RF-ASi signal. The measured by the meter A and selected by the band filter AC is monitored for deviations from a default criterion, which may be, for example, a pure level monitoring or a combined level-time monitoring, ie there must be a certain level a minimum time to be so corresponding signal, eg alarm signal can be triggered.

3 zeigt ein ähnliches Bussystem wie in 2, nur das hier ein indirekt messendes System eines Erdschlusswächters verwendet ist und keine bzw. durch den Abstand der Spulen nur eine sehr geringe magnetische Kopplung zwischen den Spulen des Datenentkopplers 9 vorhanden ist. Der Erdschlusswächter W besteht auch hier aus einem kapazitiven Spannungsteiler Tc, der sich nicht im ASI-Netz befindet, sondern in einem „nichtreinen“ Gleichstromnetz und der zwei Kapazitäten C1, C2 und einen mittigen Erdanschluss E, FE aufweist. Der kapazitive Spannungsteiler Tc ist ebenso wie bei 2 parallel zu Ausgängen 9a+, 9a– des induktiven Datenentkopplers und dem Sekundärausgang 5b, 5f des erdfreien Netzgerätes 5 geschaltet, wobei diese beiden Einheiten 6, 9 direkt galvanisch miteinander verbunden sind. Der Wechselstrom in der Erdungsleitung 16 wird indirekt gemessen, indem vorzugsweise ein Transformator 17 mit magnetisch leitfähigem Kern 14 verwendet wird, dessen Primärwicklung z.B. nur eine Windung haben kann. In diesem Fall gestaltet sich der Abgriff besondern einfach, weil nur die ohnehin vorhandene Erdungsleitung 16 benutzt wird. Der optionale Kondensator C3 kann dazu dienen, die Verhältnisse für eine optimale Störsicherheit besser einzustellen. 3 shows a similar bus system as in 2 , except that here an indirectly measuring system of a ground fault monitor is used and no or by the distance of the coils only a very small magnetic coupling between the Coils of the data decoupler 9 is available. The earth fault monitor W consists here of a capacitive voltage divider Tc, which is not in the ASI network, but in a "non-pure" DC network and the two capacitors C1, C2 and a central ground terminal E, FE has. The capacitive voltage divider Tc is as well as in 2 parallel to outputs 9a +, 9a- of the inductive data decoupler and the secondary output 5b . 5f of the ungrounded power supply 5 switched, these two units 6 . 9 directly galvanically connected to each other. The alternating current in the grounding line 16 is measured indirectly, preferably by a transformer 17 with magnetically conductive core 14 is used, the primary winding can have, for example, only one turn. In this case, the tap especially designed simply because only the already existing grounding line 16 is used. The optional capacitor C3 can serve to better set the conditions for optimum noise immunity.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

AA

Wechselstrommessgerät AC meter

A+A +

ASi-Wechselspannungspotenzial, ASi-Wechselspannungsleitung im ASi-Netz ASi AC potential, ASi AC power line in the ASi network

A–A-

ASi-Wechselspannungspotenzial, ASi-Wechselspannungsleitung im ASi-Netz ASi AC potential, ASi AC power line in the ASi network

AbFrom

ASi-Frequenzband-begrenztes Wechselstrommessgerät ASi frequency band-limited AC meter

C1, C2, C3C1, C2, C3

Kondensatoren  capacitors

C1C1

Modulationshilfe-Kondensator als Teil der Modulationshilfe Modulation aid capacitor as part of the modulation aid

Ee

Erdungspunkt ground point

EFEF

Funktionerde, Erdungspunkt Function earth, earth point

KK

Magnetkoppler magnetic coupler

L, L+, L–L, L +, L-

Gleichspannungsversorgungsleitung von der DC-Quelle/Netzgerät 5 zum teilnehmergesteuerten Induktiv-Dateneinkoppler 9 DC power supply line from the DC source / power supply 5 to the subscriber-controlled inductive data coupler 9

MM

Master master

Mgmg

Mastergerät master device

PEPE

Schutzleiter bei Netzwechselspannungsgeräten Protective conductor for mains alternating voltage devices

R1R1

Symmetrierwiderstand als Teil des geerdeten Symmetriewiderstandteilers R12g Symmetrical resistance as part of grounded symmetry resistor divider R12g

R2R2

Symmetrierwiderstand als Teil des geerdeten Symmetriewiderstandteilers R12g Symmetrical resistance as part of grounded symmetry resistor divider R12g

R12gR12g

Geerdeter Symmetriewiderstandteiler Grounded symmetry resistor divider

SS

Slave slave

S1S1

Slavegruppe slave group

S1gS1g

Slavegerätgruppe Slave device group

S2S2

Peripherie-Slave Peripheral Slave

Sgsg

Slavegerät slave device

TT

Spannungsteiler voltage divider

Tctc

Kapazitiver Spannungsteiler Capacitive voltage divider

TrTr

Resisitver Spannungsteiler Resisitver voltage divider

WW

Erdschlusswächter mit einem Schaltsignalausgang und/oder Schaltsignalanzeige 1, 2 und 3 mögliche Erdschlüsse mit Widerstand oder Impedanz R = 0 oder R > 0 4 Induktivitäten zur Abtrennung der AS-i Signale vor einem peripheren, aus AS-Interface versorgten VerbraucherEarth fault monitor with one switching signal output and / or switching signal display 1, 2 and 3 possible earth faults with resistance or impedance R = 0 or R> 0 4 Inductances for separating the AS-i signals from a peripheral consumer supplied from AS-Interface

55

ASi-Gleichspannungsquelle für die Versorgung eines ASi-Netzes 10 ASi DC power source for the supply of an ASi network 10

5a5a

Primäranschluss der ASi-Gleichspannungsquelle 5 bzw. des ASi-Netzgerätes 5 Primary connection of the ASi DC voltage source 5 or the ASi power supply unit 5

5c5c

Primäranschluss der ASi-Gleichspannungsquelle 5 bzw. des ASi-Netzgerätes 5 Primary connection of the ASi DC voltage source 5 or the ASi power supply unit 5

5e5e

Erdfreie ASi-Gleichspannungsquelle 5 mit symmetrischer Gleichspannung bzgl. Erde E, EF Ground-free ASi DC power source 5 with symmetrical DC voltage with respect to earth E, EF

5eg5eg

einseitig geerdete ASi-Gleichspannungsquelle 5 one-sided grounded ASi DC voltage source 5

5en5s

ASi-Netzgerät ASi power supply unit

5b, f5b, f

Sekundärspannungsanschluss des ASi-Netzgerätes 5 ASi-Gleichspannungsquelle 5 Secondary voltage connection of the ASi power supply 5 ASi DC voltage source 5

569569

ASi-Netzgerät 5 mit Symmetriereinheit und Dateneinkoppler 9 ASi power supply unit 5 with balancing unit and data coupler 9

66

Gleichungsspannungssymmetriereinheit Equation voltage balancing unit

6t6t

Widerstands-Spannungsteiler als Gleichspannungs-Symmetriereinheit Resistor voltage divider as DC balancing unit

99

Induktiv-Modulator Inductive modulator

9n9n

RL-Modulatornetzwerk mit einem „linksseitigen“ netzteilseitigem Eingang/Ausgang 9a+, 9a– und einem „rechtsseitigen“ ASi-Netzseitigen Ausgang/Eingang 9e+ und 9e–RL modulator network with a "left side" power supply side input / output 9a +, 9a and a "right side" ASi network side output / input 9e + and 9e-

9e9e

Modulationselement in Form einer Modulationsinduktivität 9i bzw. Modulationsspule 9is Modulation element in the form of a modulation inductance 9i or modulation coil 9is

9eh9Eh

Modulationshilfselement im RL-Modulatornetzwerk 9n Modulation auxiliary element in the RL modulator network 9n

9ehr9ehr

Definierter Parallelwiderstand als Modulationshilfselement 9eh Defined parallel resistance as modulation auxiliary element 9Eh

9i9i

Modulationsinduktivität Modulationsinduktivität

9is9is

Modulationsspule modulation coil

9h9h

Modulationshilfe in Form eines frequenzspezifischen „Potenzialfesthalters“Modulation aid in the form of a frequency-specific "potential stabilizer"

9hc9hc

Kondensator als Modulationshilfe 9h Capacitor as modulation aid 9h

1010

ASI-Netz ASI power

10s10s

ASi-Strang AS strand

11 11

Peripherer Verbraucher Peripheral consumer

1313

Sekundärspule des Induktivkopplers 17 Secondary coil of the inductive coupler 17

1414

Magnetkern des Induktivkopplers 17 Magnetic core of the inductive coupler 17

1515

Primärspule des Induktivkopplers 17 Primary coil of the inductive coupler 17

1616

Erdungsleitung ground wire

1717

Induktivkoppler Kd Inductive coupler Kd

1818

Mittelpunkt Focus

1919

Erdschlussmesseinrichtung Erdschlussmesseinrichtung

19a19a

Erdschluss-Messanordnung Ground fault measuring arrangement

19g19g

Erdschlussmessgerät Erdschlussmessgerät

2626

Magnetisch leitfähiger, ferritischer Messring Magnetically conductive, ferritic measuring ring

2727

Aufnehmerspule pickup

3030

Sender transmitter

2121

Empfänger receiver

5050

Schaltungsanordnung für eine oder in einer passiven Erdschlussmesseinrichtung 19 und/oder für ein Erdschlussmessgerät 19g und/oder für einen Erdschlusswächter W Circuit arrangement for one or in a passive ground fault measuring device 19 and / or for a ground fault measuring device 19g and / or for a ground fault monitor W

100100

ASI-Sensor-Aktor-Netzwerk ASI sensor-actuator network

100n100n

ASi-Netz mit einem Master und mindestens einem Slave bzw. Slavegerät ASi network with one master and at least one slave or slave device

100ne100ne

Einstrangiges ASI-Sensor-Aktor-Netzwerk mit einm ASi-Netz  Single-level ASI sensor-actuator network with one ASi network

100nm100nm

Mehrstrangiges ASI-Sensor-Aktor-Netzwerk mit mehreren ASi-Netzen  Multi-stranded ASI sensor-actuator network with multiple ASi networks

110110

Teilnehmer am ASi-Netz Participants in the ASi network

110a110a

Aktiver Teilnehmer am ASi-Netz wie Master M oder Slave S oder Slavegerät S Active participant in the ASi network such as master M or slave S or slave device S

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102008008647 A1 [0005, 0025] DE 102008008647 A1 [0005, 0025]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

• Normen EN 50295 [0002] Standards EN 50295 [0002]
• IEC 62026-2 [0002] IEC 62026-2 [0002]
• "AS-Interface Die Lösung in der Automation", Rolf Becker, et. al., AS-International Association, 2002 [0002] "AS-Interface The Solution in Automation", Rolf Becker, et. al., AS-International Association, 2002 [0002]
• "AS-Interface Die Lösung in der Automation", Seite 56–60 [0002] "AS-Interface The Solution in Automation", page 56-60 [0002]
• "AS-Interface Die Lösung in der Automation", Seite 62–65 [0002] "AS-Interface The Solution in Automation", page 62-65 [0002]
• "AS-Interface: Die Lösung in der Automation", Seite 53ff [0003] "AS-Interface: The Solution in Automation", page 53ff [0003]
• "AS-Interface Die Lösung in der Automation", Seite 60 f [0003] "AS-Interface The Solution in Automation", page 60 f [0003]
• IEC 742-1 [0004] IEC 742-1 [0004]

Claims (8)

Passiv messende Schaltungsanordnung (50) für eine oder in einer passiven Erdschlussmesseinrichtung (19) und/oder für ein passives Erdschlussmessgerät (19g) und/oder ein ASi-Modulgerät eines bzgl. Erdpotenzial gleichspannungsunsymmetrisch betreibbaren oder betriebenen ASi-Netzes eines einstrangigen oder mehrstrangigen ASI-Sensor-Aktor-Netzwerkes, wobei diese Schaltungsanordnung aufweist: a) einen durch einen sendenden, aktiven Teilnehmer, wie z.B. Master oder Slave, steuerbaren Induktiv-Modulator als Strom-Spannungswandler, Datenerzeuger und Dateneinkoppler (9), b) der neben dem LR-Netzwerk eine Modulationshilfe in Form eines bzgl. dieses L-R-Netzwerkes „linksseitig“ angeordneten und dem Eingang (9a+, 9a–) des L-R-Netzwerkes parallelgeschalteten Kondensator als Modulationshilfe aufweist, der einseitig geerdet ist bzw. durch Anschluß der ASI-Versorgungsgleichspannung bzw. des ASi-Netzteiles durch dessen zwei ASi-Gleichspannungsanschlüsse einseitig geerdet ist bzw. wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) „linksseitig“ vom LR-Netzwerk kein kapazitiver Spannungsteiler als Modulationshilfe und kein ohmscher Spannungsteiler als Symmetrieschaltung vorhanden ist, b) diese Schaltungsanordnung eine „rechtsseitig“ vom LR-Netzwerk angeordneten, ferritisch gekoppelten AC-AC-Induktionsstromwandler einer Erdschluss-Messanordnung aufweist, c) die die zum Eingang (9e+, 9e–) des L-R-Netzwerkes führenden beiden ASi-Netzleitungen (A+, A–) der Schaltungsanordnung galvanisch nicht kontaktierend so umfasst und die Schaltungsanordnung so ausgebildet ist, d) dass messtechnisch der ASi-netzseitige, ASi-wechselstrombasierte Unsymmetrie- bzw. Erdschlussgrad zwischen den beiden in den Modulator hinein bzw. aus diesem hinausfließenden ASi-Wechselstromsignalen in den beiden Wechselstrom-ASi-Leitungen (A+, A–) allein durch indirekte, induktionsbasierte, LR-Netzwerk-nahe ASi-HF-Differenzstrom-Messung zwischen beiden ASi-Netz-Leitungen (A+, A–) bestimmt ist oder bestimmbar ist und e) dieser Unsymmetrie- bzw. Erdschlussgrad auf Basis eines ein- oder zweiseitig ASi-frequenbandbegrenzten Messsignales als messsignalrelevanter Schaltausgang und/oder analoger Messsignalausgang und/oder optische analoge oder Schaltzustands-Anzeige ausgebbar bzw. anzeigbar ist, Passively measuring circuit arrangement ( 50 ) for one or in a passive ground fault measuring device ( 19 ) and / or for a passive ground fault measuring device ( 19g ) and / or an ASi module device of an ASi network of a single-rank or multi-rank ASI sensor-actuator network with respect to ground potential. The circuit arrangement comprises: a) a transmitting, active subscriber such as master or Slave, controllable inductive modulator as current-voltage converter, data generator and data coupler ( 9 ), b) which in addition to the LR network has a modulation aid in the form of a "left side" arranged with respect to this LR network and the input (9a +, 9a) of the LR network in parallel capacitor as a modulation aid, which is grounded on one side or is grounded on one side by connecting the ASI DC supply voltage or the ASi power supply through whose two ASi DC voltage connections, characterized in that a) "left side" of the LR network no capacitive voltage divider as a modulation aid and no ohmic voltage divider as symmetry circuit available b) this circuit arrangement has a "right-sided" arranged by the LR network, ferritic coupled AC-AC induction current transformer of a ground fault measuring arrangement, c) leading to the input (9e +, 9e-) of the LR network two ASi power lines (A +, A-) of the circuit arrangement does not include galvanic contacting and the circuit arrangement thus formed et is, d) that metrologically ASi-network-side, ASi-AC-based unbalance or ground fault degree between the two in the modulator into and out of this outgoing ASi AC signals in the two AC ASI lines (A +, A-) alone is determined or determinable by indirect, induction-based, LR network-near ASi-HF differential current measurement between the two ASi power lines (A +, A-) and e) this unbalance or ground fault degree based on a on or two-sided ASi frequency band limited measuring signals as measuring signal relevant switching output and / or analog measuring signal output and / or optical analog or switching state display can be output or displayed, Schaltungsanordnung nach Ansprüch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie eine ASi-Gleichspannungsquelle umfasst, insbesondere in Form eines DC-DC- oder AC-DC-Wandlers oder AC-DC-Netzteiles für 230V-Wechselspannung Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that it comprises an ASi DC voltage source, in particular in the form of a DC-DC or AC-DC converter or AC-DC power supply for 230V AC voltage Schaltungsanordnung nach eine der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet ist, dass sie neben der „rechtsseitigen“ Erdschlussmessung gleichzeitig oder alternierend „linksseitig“ den Erdschlussgrad messen kann oder misst und hierfür ein Wechselstrommessgerät (A) vorgesehen ist, das direkt oder indirekt (induktive Kopplung) nur den Wechselstrom misst, der vom Mittelpunkt (18) des kapazitiven und/oder ohmschen Spannungsteilers zum Erdungspunkt (E) bzw. zur Funktionserde (EF), fließt und insbesondere die Schaltungsanordnung ein Bandfilter für das Wechselstromsignal des Wechselstrommessgerätes (A) aufweist, dessen Filterbereich im Wesentlichen den Übertragungsbereich der ASi-Feldbus-Datenübertragungssignale abdeckt und zumindest auf dem normalem Wechselstromnetz (ca. 50 Hertz) basierende bzw. aufmodulierte Störsignale ausfiltert oder ggf. dieses Bandfilter im Wechselstrommessgerät integriert oder das Wechselstrommessgerät als ASi-frequenzbandbegrenztes Wechselstrommessgerät ausgeführt ist. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed so that they can measure or measure the ground fault level in addition to the "right-side" ground fault measurement simultaneously or alternately "left side" and for this purpose an AC measuring device (A) is provided, directly or indirectly (inductive coupling) measures only the alternating current coming from the center ( 18 ) of the capacitive and / or resistive voltage divider to the ground point (E) and the functional earth (EF), and in particular the circuit arrangement comprises a band filter for the AC signal of the AC measuring device (A), the filter region substantially the transmission range of the ASi fieldbus data transmission signals covering and at least on the normal AC mains (about 50 Hertz) based or modulated interference filters out or possibly this band filter integrated in the AC meter or the AC meter is designed as ASi frequency band limited AC meter. ASi-Modulgerät als Erdschlussmesseinrichtung mit Analogausgang oder Erdschlußwächter mit Schaltausgang, das/der an eine ASi-Leitung anschließbar ist oder angeschlossen ist und eine Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist ASi module device as ground fault measuring device with analog output or earth fault monitor with switching output that is connected to an ASi line or is connected and has a circuit arrangement according to one of the preceding claims ASi-Modulgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, das eine ASi-Gleichspannungsquelle umfasst, insbesondere in Form eines DC-DC oder AC-DC-Wandlers oder AC-DC-Netzteiles für 230V-Wechselspannung ASi module device according to the preceding claim, which comprises an ASi DC voltage source, in particular in the form of a DC-DC or AC-DC converter or AC-DC power supply for 230V AC voltage ASi-Netzgerät (5) mit einer Schaltungsanordnung (50) nach einem der Ansprüche 1–3. ASi power supply ( 5 ) with a circuit arrangement ( 50 ) according to any one of claims 1-3. ASI-Sensor-Aktor-Netzwerk mit einer Schaltungsanordnung und/oder einem ASi-Modulgerät und/oder ASi-Netzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche. ASI sensor-actuator network with a circuit arrangement and / or an ASi module device and / or ASi power supply device according to one of the preceding claims. Verfahren zur Messung des Erdschlussgrades in einem gleichspannungsunsymmetrischen ASi-Netz eines ein- oder mehrstrangigen ASi-Sensor-Aktor-Netzwerkes mit einer Schaltungsanordnung und/oder einem Gerät und/oder ASi-Modul nach einem der vorgehenden Ansprüche gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Versorgung des LR-Modulators mit einer bzgl. Erde symmetrischen ASi-Gleichspannung b) Rückwirkungsfreie Einkopplung der ASi-Signale in einen vor dem ASi-Netz-seitigen Eingang des LR-Netzwerkes angeordneten und die beiden ASi-Leitungen umfassenden ferritischen Ringes, wobei lediglich bei einem Unterschied im ASi-HF-Stromfluß durch beide ASi-Leitungen ein Differenzsignal in der Aufnehmerspule erzeugt wird c) Messen des in der Aufnehmerspule des Stromwandlers erzeugten Differenzstromes mit einem Wechselstrommessgerät d) Ein- oder zweiseitige ASi-Frequenzbandbegrenzung des Messsignales durch ein Filter oder Bandfilter oder durch ein frequenzbegrenztes Wechselstrommessgerät e) Ausgabe des frequenzbegrenzten Messsignales als elektrisches oder optisches Schaltsignal oder Analogsignal. Method for measuring the degree of earth leakage in a DC unbalanced ASi network of a single- or multi-strand ASi sensor-actuator network with a circuit arrangement and / or a device and / or ASi module according to one of the preceding claims characterized by the following method steps: a) supply b) Reaction-free coupling of the ASi signals in a before the ASi network-side input of the LR network arranged and comprising the two ASi lines ferritic ring, wherein only one Difference in ASi-HF current flow through both ASi lines a difference signal is generated in the pickup coil c) measuring the differential current generated in the pickup coil of the current transformer with an alternating current meter d) one or two-sided ASi frequency band limiting the measuring signal through a filter or band filter or a frequency-limited AC meter e) output of the frequency-limited measurement signal as an electrical or optical switching signal or analog signal.

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