DE10358231A1

DE10358231A1 - Vorrichtung zum Anschluß von Feldgeräten über ein Bussystem an ein übergeordnetes Leit/Steuerungssystem

Info

Publication number: DE10358231A1
Application number: DE2003158231
Authority: DE
Inventors: Kai Dipl.-Ing. Garrels (Ba)
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-07-07

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit wenigstens einem ersten Feldanschlussmodul (2) zum Anschluss wenigstens eines Feldgerätes (1) über einen ersten Feldbus (9) an ein übergeordnetes System (10) zur Datenübertragung zwischen dem wenigstens einem ersten Feldanschlussmodul (2) und dem übergeordneten System (10), wobei das wenigstens eine erste Feldanschlussmodul (2) eine erste Busanschaltung (S) zum Anschluss an das übergeordnete System (10) über den ersten Feldbus (9) aufweist und das wenigstens eine erste Feldanschlussmodul (2) eine zweite Busanschaltung (M) zum Anschluss an einen zweiten Bus (5) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschluss von Eingabeeinheiten und/oder Ausgabeeinheiten und/oder Ein/Ausgabe-Einheiten und/oder Sensoren und/oder Aktoren – nachstehend auch als Feldgeräte bezeichnet – über ein Bussystem an ein übergeordnetes System, beispielsweise an ein übergeordnetes Leit/Steuersystem.
Eine Übertragung von Signalen der Feldgeräte über einen Bus, welcher mit einem übergeordneten Leit/Steuersystem verbunden ist, wird über Busanschaltungen realisiert, welche in einem Felsbusstecker angeordnet sind.

In der DE 199 25 547 A1 ist ein Leit/Steuersystem mit einem Zentralrechner, einem Bus und einer Vielzahl von Eingabeeinheiten und/oder Ausgabeeinheiten und/oder Ein/Ausgabe-Einheiten und/oder Sensoren und/oder Aktoren – nachstehend Feldgeräte genannt – beschrieben, wobei die Feldgeräte über "intelligente" Feldbus-Stecker an den Bus des Leit/Steuersystems angeschlossen sind . Dabei sind die Feldbus-Stecker jeweils über erste Steckvorrichtungen an die zugeordneten Feldgeräte angeschlossen. Jeder Feldbus-Stecker ist mit einer zweiten Steckvorrichtung und mit einem Verbindungskabel versehen. Das Verbindungskabel des Feldgerätes greift über den Stecker an seinem Ende in eine zweite Steckvorrichtung eines weiteren Feldgerätes. Ein Feldgerät greift in eine weitere Steckvorrichtung einer Bus-Ankopplung, wodurch die Verbindung mit dem Bus und dem Zentralrechner des Busses hergestellt ist. Bei jedem Feldbus-Stecker sind intern die Verbindungskontakte seiner zweiten Steckvorrichtung mit den entsprechenden Leitungen des Verbindungskabels verbunden, so dass die durchgehende Verbindung der Feldgeräte mit dem Bus und dem Zentralrechner sichergestellt ist.

Für einen Übergang (Gateway) und Datenaustausch zwischen unterschiedlichen Bussystemen sind in jedem Feldbusstecker die internen Verbindungskontakte für die Verbindung zwischen den unterschiedlichen Bussen durch einen aufwendigen Verdrahtungsaufwand ausgeführt.

Da für den Anschluss der Feldgeräte an einen hochwertigen oder leistungsfähigen Bus, wie das Hochgeschwindigkeits- ETHERNET oder den PROFIBUS, jedes Feldgerät einen eigenen Feldbusstecker verwendet, ist die Realisierung der Feldbusanwendungen insbesondere dann kostenintensiv, wenn die Funktionalität des angeschlossenen Feldgerätes nicht notwendigerweise einen direkten Anschluss an den leistungsfähigen Bus erfordert, also beispielsweise ein Datenaustausch des Gerätes mit dem übergeordneten Leitsystem nicht gefordert ist.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs ge nannten Art mit vergleichsweise geringem Aufwand anzugeben, womit die Feldbusanwendungen kostengünstiger gestaltet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in weiteren Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben.

Die Erfindung entwickelt den in der DE 199 25 547 A1 beschrieben Feldbusstecker dahingehend weiter, dass der Feldbusstecker zur Datenübertragung zwischen einem übergeordneten System und einer Vielzahl von Feldgeräten, eine erste Busanschaltung zum Anschluss an ein übergeordnete System über einen ersten Feldbus, welcher insbesondere als leistungsfähigerer Hochgeschwindigkeits-Bus ausgeführt ist, und eine zweite Busan schaltung zum Anschluss an einen zweiten Bus, welcher üblicherweise ein langsamer Feldbus ist, aufweist.

Der Feldbusstecker, nachfolgend auch als Feldbusanschlussmodul bezeichnet, der den Übergang vom leistungsfähigen Bus zum langsamen Bus realisiert, ist mittels einer Steckvorrichtung mit einem ersten Feldgerät verbunden. Weitere Feldgeräte sind an den zweiten Bus über jeweils den Feldgeräten zugeordnete weitere Feldbusstecker anschließbar, wobei diese kostengünstigen einfach aufgebauten Stecker ohne hochwertige Busanschaltung für den Übergang zu einem leistungsfähigerer Hochgeschwindigkeits-Bus ausgeführt sind.

In vorteilhafter Weise übernimmt der Feldbusstecker die Kommunikation der Feldgeräte mit dem übergeordneten Leit/Steuersystem mittels der als Slave-Anschaltung ausgeführten ersten Feldbusanschaltung, als auch die Kommunikation der an den zweiten Bus angeschlossenen Feldgeräte über die im Feldbusanschlussmodul integrierte als Master-Anschaltung ausgeführte zweite Busanschaltung, wobei die Master- und Slave-Anschaltungen für den Datenaustausch der Feldgeräte über das Bussystem mittels spezieller Software- und/oder Hardwaremodule verwirklicht sind. Eine üblicherweise zusätzliche Verdrahtung für den Übergang zwischen den verschiedenen Feldbussen entfällt damit.

Als vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Feldbusanschlussmodul eine Einheit zur Vorverarbeitung der Signale der an den zweiten Feldbus angeschlossenen Feldgeräte für das übergeordnete Leit/Steuersystem, vorhanden. Die auch als SPS-Funktionalität bezeichnete Funktion der Vorverarbeitung wird, wie in einer SPS, mittels eines in der Einheit befindlichen Mikrorechners ausgeführt. Im Mikrorechner sind dazu Programmen abgelegt, welche vorzugsweise über die Busanschaltungen oder die Steckvorrichtung des Feldanschlussmoduls geladen werden.

Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Reduzierung der Gerätekosten, da der Feldbusstecker mit den integrierten Busanschaltungen für die Master- und Slave- Funktionen nur für die Verbindung zum übergeordneten Leit/Steuersystem eingesetzt wird.

Alle weiteren Feldgeräte sind an den zweiten Bus über jeweils den Feldgeräten zugeordnete einfach aufgebaute Feldbusstecker ohne integrierte hochwertige Busanschaltungen für den Übergang zum leistungsfähigerer Hochgeschwindigkeits-Bus angeschlossen.

Von besonderem Vorteil ist, dass ein Anschluss weiterer Feldgeräte an den zweiten Bus kostengünstig mittels einfach aufgebauter Feldbusstecker ohne integrierte hochwertige Busanschaltungen für den Übergang zum leistungsfähigerer Hochgeschwindigkeits-Bus ausführbar ist und eine Verwendung einer zusätzlichen Busankopplung für die Datenübertragung zwischen den Feldbussen nicht mehr notwendig ist.

Durch die Verbindung der Feldgeräte über den langsamen Feldbus und den Austausch der Daten der Feldgeräte über die Slave- Anschaltung im erfindungsgemäßen Feldbusstecker, welcher die Verbindung über den leistungsfähigeren Hochgeschwindigkeits- Bus zum Leit- und/oder Steuersystem bewirkt, sind keine Änderungen im Aufbau des Feldbussystems bezüglich seiner Verdrahtung erforderlich.

Anhand von dem in den folgenden Figuren dargestelltem Ausführungsbeispiel sollen die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen, Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anschluss einer Vielzahl von Feldgeräten an ein übergeordnetes Leit/Steuersystem, und

2 eine detaillierte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anschluss von Feldgeräten an das übergeordnete Leit/Steuersystem.

In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Anschluss einer Vielzahl von Eingabeeinheiten und/oder Ausgabeeinheiten und/oder Ein/Ausgabe-Einheiten und/oder Sensoren und/oder Aktoren 1, 1.1, 1.2,...1.n – nachstehend auch als Feldgeräte bezeichnet – an ein übergeordnetes System 10, insbesondere eine SPS oder ein Prozessleitsystem (PLS), über ein Bussystem aufgezeigt, wobei die Feldgeräte 1, 1.1, 1.2,...1.n über Feldanschlussmodule 2, 2.1, 2.2,... 2.n mit dem übergeordnetem System 10 verbunden sind.
Für den Datenaustausch der Feldgeräte 1, 1.1, 1.2,...1.n mit dem übergeordneten System 10 ist wenigstens ein erstes Feldanschlussmodul 2 vorgesehen, welches über eine erste Busanschaltung S und einen ersten Bus 9, beispielsweise vom Typ ETHERNET oder PROFIBUS, mit dem übergeordneten System 10, und über eine zweite Busanschaltung M mit einem zweiten Bus 5, beispielsweise vom Typ Foundation Feldbus H1 oder RS 485, kommuniziert.
Die Verbindung zwischen dem ersten Feldanschlussmodul 2 und dem ersten Bus 9 ist in bekannter Art über eine Busankopplung 8 und einen an der Busankopplung 8 befindlichen Stecker 7 realisiert, wodurch die Verbindung mit dem Bus 9 und dem übergeordneten System 10 des Busses hergestellt ist.
Das erste Feldbusanschlussmodul 2 ist über eine Steckvorrichtung 3 mit einem ersten Feldgerät 1 verbunden. An den zweiten Bus 5 sind weitere Feldgeräte 1.1, 1.2,... 1.n über weitere den jeweiligen weiteren Feldgeräten 1.1, 1.2,... 1.n zugehörige Steckvorrichtungen 3 und den jeweiligen weiteren Feldgeräten 1.1, 1.2,... 1.n zugehörige weitere Feldbusanschlussmodule 2.1, 1.2,... 2.n angeschlossen.
Jedes Feldanschlussmodul 2, 2.1, 2.2,... 2.n ist mit einer zweiten Steckvorrichtung 4 für den Anschluss an den zweiten Bus 5 versehen.
Jedes Feldgerät 1, 1.1, 1.2,... 1.n ist an seiner Geräteschnittstelle 31, welche beispielhaft in 2 dargestellt ist, mit dem zugehörigen Feldanschlussmodul oder Feldbusstecker 2, 2.1, 2.2... 2.n über dessen Geräteschnittstelle 30 verbunden.
In den Busanschaltungen M, S des ersten Feldbussteckers 2 sind jeweils Software- und/oder Hardwaremodule integriert, wodurch die im ersten Feldbusstecker 2 befindliche erste Bus-Anschaltung S als Slave- Anschaltung für den übergeordneten leistungsfähigeren Bus 9 und die zweite Bus-Anschaltung M als Master-Anschaltung für den einfachen bzw. langsamen Feldbus 5 verwirklicht ist. Der Übergang, auch Gateway- Funktion genannt, zwischen dem langsamen zweiten Bus 5 und dem leistungsfähigeren ersten Bus 9 ist somit durch die beiden im ersten Feldbusstecker 2 integrierten Busanschaltungen M, S realisiert.
In der 2 ist eine detaillierte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem ersten Feldanschlussmodul 2 zum Anschluss der Feldgeräte 1, 1.1, 1.2,... 1.n an das übergeordnete Leit/Steuersystem 10 aufgezeigt.
Dazu sind im ersten Feldbusstecker 2 die Slave- Anschaltung S zur Verbindung mit dem Prozessleitsystem oder der SPS 10 über den leistungsfähigeren ersten Bus 9, die Master-Anschaltung zur Verbindung mit dem langsamen Feldbus 5 und die Geräteschnittstelle 30 zur Verbindung mit der Geräteschnittstelle 31 des ersten Feldgerätes 1 über die Steckvorrichtung 3 integriert.
Zusätzlich zur Gateway- Funktion für den Datenaustausch zwischen den beiden Bussen 5, 9 ist der erste Feldbusstecker 2 in seiner Funktion dahingehend erweitert, dass eine Einheit 20 vorgesehen ist, welche eine Vorverarbeitung der Signale der an den zweiten Feldbus 5 angeschlossenen Feldgeräte 1, 1, 1.2,... 1.n für das Prozessleitsystem oder die SPS 10 ausführt.
Die Vorverarbeitung der Signale der an den zweiten Feldbus 5 angeschlossenen Feldgeräte 1, 1.1, 1.2,... 1.n für das übergeordnete Leit/Steuersystem 10 erfolgt mittels eines in der Einheit 20 befindlichen Mikrorechners. Im Mikrorechner sind dazu Programmen abgelegt, welche vorzugsweise über die Busanschaltungen M, S oder die Steckvorrichtung 3 des ersten Feldanschlussmoduls 2 während der Herstellung des ersten Feldbussteckers 2 oder während der Inbetriebnahme in den Mikrorechner 20 installiert werden.

Claims

Vorrichtung mit wenigstens einem ersten Feldanschlussmodul (2) zum Anschluss wenigstens eines Feldgerätes (1) über einen ersten Feldbus (9) an ein übergeordnetes System (10) zur Datenübertragung zwischen dem wenigstens einen ersten Feldanschlussmodul (2) und dem übergeordnetem System (10), dadurch gekennzeichnet, dass – das wenigstens eine erste Feldanschlussmodul (2) eine erste Busanschaltung (S) zum Anschluss an das übergeordnete System (10) über den ersten Feldbus (9) aufweist und – das wenigstens eine erste Feldanschlussmodul (2) eine zweite Busanschaltung (M) zum Anschluss an einen zweiten Bus (5) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Feldbusanschlussmodul (2) mittels einer Steckvorrichtung (3) mit einem ersten Feldgerät (1) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass weitere Feldgeräte (1.1, 1.2,... 1.n) mit einem jeweils zugehörigen weiteren Feldbusanschlussmodul (2.1,.2.2,... 2.n) an den zweiten Bus (5) anschließbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Feldgeräte (1), (1.1, 1.2,... 1.n) Eingabeeinheiten und/oder Ausgabeeinheiten und/oder Ein/Ausgabe-Einheiten und/oder Sensoren und/oder Aktoren sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bus-Anschaltung (S) mittels Software- und/oder Hardwaremodulen als Slave-Anschaltung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bus-Anschaltung (M) mittels Software- und/oder Hardwaremodulen als Master-Anschaltung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Feldbusanschlussmodul (2) eine Einheit (20) vorgesehen ist, welche eine Vorverarbeitung der Signale der an den zweiten Feldbus (5) angeschlossenen Feldgeräte (1), (1.1, 1.2,... 1.n) für das übergeordnete System (10) bewirkt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (20) als Mikrorechner mit integrierter Software ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Software über die Busanschaltungen (M, S) oder die Steckvorrichtung (3) des ersten Feldanschlussmoduls (2) in der Einheit (20) installierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bus (9) als Hochgeschwindigkeits- Bus ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bus (5) als langsamer Feldbus ausgeführt ist.