DE69901620T2

DE69901620T2 - Kommunikations- und steuerungsnetzwerk mit mehrfacher energieversorgung

Info

Publication number: DE69901620T2
Application number: DE69901620T
Authority: DE
Inventors: Yehuda Binder
Original assignee: SercoNet Ltd
Current assignee: Mosaid Technologies Inc
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2019-03-20
Also published as: ATE218220T1; WO2000013070A1; IL140895A; US6396391B1; EP1116079A1; EP1116079B1; DE69901620D1; IL140895A0; AU2954699A

Description

Diese Erfindung betrifft das Gebiet drahtgebundener Kommunikations- und Steuersysteme, insbesondere solche Systeme, die für eine gleichzeitige Verteilung von Strom bzw. Leistung und Mitteilungsinformationen entlang der Netzwerkdrähte in einem Netzwerk sorgen, das eine Vielzahl von Sensoren, Aktuatoren und bearbeitenden Elementen aufweist.
Auf Ethernet aufbauende Netzwerke werden verbreitet als lokale Netzwerke (LANs) für Computer- und Kommunikationsnetzwerke eingesetzt und sind nach IEEE802 standardisiert. Die physikalischen Netzwerkmedien bauen gewöhnlich auf Kupferleitern auf, die die verschiedenen Einheiten miteinander verbinden, die das Netzwerk ausweist. Gewöhnlich werden Kabel mit verdrilltem Leitungspaar oder koaxiale Kabel verwendet. Endvorrichtungen, die Datenendeinrichtungen (DTE) darstellen, sind mit dem Netzwerk über "Netzwerkadapter"-Einheiten verbunden, die in die Medien eingekoppelt sind. Die Adapter (auf die ebenfalls als Knoten, Netzwerkkarte etc. Bezug genommen wird) betreiben das Interface zwischen den Medien, die den Bus und die Nutzlasteinheiten umfassen. In einer LAN-Umgebung sind die Netzwerkadapter normalerweise innerhalb der DTE-Umfassung untergebracht und sowohl die DTE als auch der Adapter werden lokal mit Strom bzw. Leistung durch eine Strom- bzw. Leistungsversorgung innerhalb der DTE-Umfassung versorgt. In einigen Steuernetzwerken wird jedoch Leistung zentral über das Netzwerk verteilt, wie zum Beispiel Versorgungsleistung entweder an die Netzwerkadapter oder an sowohl die Netzwerkadapter als auch die Nutzlasten.
Fig. 1 zeigt solch ein Netzwerk 10, das einen Backbone oder Bus 11 umfasst, der Strom- bzw. Leistungs- und Datenleitungen 12 bzw. 13 aufweist. Eine zweckgebundene bzw. reservierte Strom- bzw. Leistungsquelle 14 ist über die Leistungsleitungen 12 verbunden, während verschiedene Adapter 15, 16 und 17 über sowohl die Leistungs- als auch die Datenleitungen verbunden sind, um Strom bzw. Leistung zu empfangen und bidirektionale Kommunikation mit anderen Adaptern über den Bus zu ermöglichen. Die Adapter 15, 16 und 17 sind eigenständige Einheiten ("Hub"-Einheiten) oder in der DTE-Umfassung untergebracht, wie es bei Netzwerkkarten der Fall ist, die innerhalb einer Personalcomputer-Umfassung untergebracht ist. Die Verwendung der zweckgebundenen Leistungsversorgung 14, die Leistung an alle Adapter in dem Netzwerk bereitstellt, macht es unnötig, jeden der Adapter getrennt mit Leistung lokal zu versorgen.
Nutzlasten 18, 19 und 20 sind mit den Adaptern 15, 16 bzw. 17 verbunden. Wie zu erkennen ist, weist die Nutzlast 18 sowohl Strom- bzw. Leistungs- als auch Datenverbindungen an den Adapter 15 auf, um davon Leistung zu empfangen und damit bidirektionale Datenkommunikation zu bewirken. Die Nutzlast 20 ist direkt mit den Leistungsleitungen 12 verbunden, um davon Leistung direkt zu empfangen, während die Nutzlast 19 über eine lokale Leistungsversorgung 21 mit Leistung versorgt wird. Es soll bemerkt werden, dass in der folgenden Beschreibung und den angefügten Zeichnungen die Ausdrücke "Leistungsquelle" und "Leistungsversorgung" untereinander austauschbar verwendet werden.
Das U.S. Patent 5,475,687 (Markkula et al.) ist repräsentativ für eine große Zahl von Patenten, die Netzwerke beschreiben, die die gleiche "Bus"-Netzwerk-Topologie für Steuerung und Automation einsetzen. Knoten werden eigens verwendet, um die Netzwerkmedien und die als Nutzlast eingesetzten Sensoren/Aktuatoren kompatibel zu koppeln. Die Knoten können ähnlich wie bei der LAN-Anwendung in der Nutzlast integriert sein oder als eigenständige Einheiten verwendet werden.
Obwohl Steuernetzwerke das gleiche Leistungsversorgungs-Schema, wie vorstehend beschrieben, verwenden können, wobei jede Nutzlast und ihr zugewiesener Knoten unabhängig lokal mit Leistung versorgt werden, sind andere Ansätze verbreiteter, um die Verdrahtungs- und Leistungsversorgungs-Komplexität zu verringern. Das am meisten verbreitete Leistungsversorgungs- Verfahren bezieht ein Tragen der Leistung in den Netzwerkdrähten zusätzlich zu den Daten ein. Dies wird gewöhnlich ausgeführt, indem eine der folgenden Möglichkeiten eingesetzt wird:
(a) Zusätzliche zweckgebundene Leistungsdrähte werden zusammen mit den Datendrähten verwendet, wie in Fig. 1 gezeigt ist und in dem U.S. Patent Nr. 5,469,150 (Sitte) beschrieben wird.
(b) Leistung und Daten werden zusammen über die gleichen Medien übermittelt, wie in dem U.S. Patent Nr. 5.454,008 (Baumann et al.) und 5,148,144 (Sutterlin et al.) beschrieben wird. In diesem Fall enthält jeder Knoten Spezialschaltungen, um die Daten und Leistung zu trennen. Zusätzlich müssen Mittel (wie in Fig. 2 als "Quellenkoppler" gezeigt) bereitgestellt werden, um die Leistungsversorgung an dem Bus kompatibel zu koppeln, damit sich nicht die niedrige Quellenimpedanz und das Leistungsversorgungs-Rauschen auf die Datenübermittlung in dem Netzwerk auswirken.
Fig. 2 zeigt schematisch ein Netzwerk 25, das eine sogenannte "Token-Ring"-Topologie einsetzt, wobei eine Vielzahl von Knoten zueinander in Serie geschaltet ist. Das Netzwerk entspricht zusätzlich solch einer Anordnung, um sowohl Leistung als auch Daten entlang der gleichen Drähte zu senden. Das Netzwerk 25 umfasst einen im Allgemeinen als 26 gezeigten Bus, der durch eine Leistungsquelle 27 gespeist wird, die mittels eines Quellenadapters 28 an den Bus 26 kompatibel gekoppelt ist. Der Quellenadapter 28 gewährleistet, dass sich nicht die niedrige Quellenimpedanz und das Versorgungsrauschen auf die Datenkommunikation in dem Netzwerk auswirken. Netzwerkadapter oder Knoten 30, 31 und 32 sind über die Busabschnitte 26a, 26b, 26c und 26d mit dem Bus 26 seriell verbunden, um davon kombinierte Leistungs- und Datensignale zu empfangen und darin Datensignale einzuspeisen. Nutzlasten 33, 34 und 35 sind mit den Adaptern 30, 31 bzw. 32 verbunden. Die Nutzlasten 33 und 35 weisen sowohl Leistungs- als auch Datenverbindungen mit den jeweiligen Adaptern 30 und 32 auf, um davon Leistung zu empfangen und damit bidirektionale Datenkommunikation zu bewirken. Im Gegensatz dazu wird die Nutzlast 34 über eine lokale Leistungsversorgung 36 mit Leistung versorgt. In diesem Fall enthält jeder Knoten Spezialschaltungen, um die Daten und Leistung zu trennen.
Obwohl die Leistung, die in dem Bus 26 getragen wird, für sowohl die Knoten als auch die Nutzlasten (wie in Nutzlasten 33 und 35 gezeigt) verwendet werden kann, erlegt dies eine Beschränkung für entweder den Leistungsverbrauch der Nutzlast oder für die gesamte Länge der das Netzwerk ausbildenden Drähte auf. Diese Beschränkung wird durch den kombinierten Ansatz, der in Fig. 1 und 2 gezeigt wird, überwunden, wobei die Knoten (normalerweise Einheiten niedriger Leistung) des Netzwerks mit Leistung versorgt werden, während Nutzlasten hohen Verbrauchs, wie zum Beispiel 19 und 34, lokal gespeist werden.
Das U.S. Patent Nr. 5,095,417 (Hagiwara et al.) beschreibt ein Steuernetzwerk, das eine Ring- Topologie verwendet, wobei Knoten in einer Weise ähnlich zu der, die in Fig. 2 gezeigt wird, hintereinander geschaltet verbunden sind. Die zwei Endknoten sind ebenso hintereinander geschaltet, um einen kompletten Ring zu bilden. Getrennte oder kombinierte Leistungs- /Datenleitungen können ähnlich zu der vorstehenden Diskussion verwendet und Knoten/Nutzlasten können lokal oder von dem Netzwerk mit Leistung versorgt werden.
In allen Typen der beschriebenen Busse sind im Allgemeinen Regeneratoren möglich. Regeneratoren (auf die ebenfalls als Repeater, Router, Brücken etc. entsprechend ihrer Komplexität und Funktionalität Bezug genommen wird) werden eingesetzt, um die Längenbeschränkung des Busses auszudehnen. Repeater können ebenfalls zusätzlich eingesetzt werden, um zwei bestimmte physikalisch getrennte Netzwerke zu verbinden, die unterschiedliche Funktionen ausführen. Der Repeater wird im Allgemeinen als "Unterbrechen und Zufügen" in Serie zu den bestehenden Leitungen zugefügt. Das letztere ist bevorzugt, da es dann keine Notwendigkeit gibt, zusätzliche Drähte an den Repeater zu führen.
Wie vorstehend demonstriert, können Netzwerke wie folgend kategorisiert werden:
(a) Verdrahtungs-Topologie. Entweder kann "Bus"-Topologie, wie in Fig. 1 demonstriert, verwendet werden, oder kann "seriell verbundene" Verdrahtungs-Topologie verwendet werden (die in Fig. 2 dargestellt ist). Gemische Netzwerke können ebenfalls implementiert werden. Zum Beispiel können Datenleitungen seriell hintereinander geschaltet verbunden werden, während die Leistungsleitungen in "Bus"-Topologie verbunden werden.
(b) Leistungsversorgungs-Schema. Drei Leistungsversorgungs-Schemata können verwendet werden. Das erste bezieht den Fall ein, in dem die Netzwerkadapter und die Nutzlasten lokal gespeist werden. Dies ist im Allgemeinen in LAN-Systemen der Fall, in denen Leitungs- Leistungsversorgung nicht eingesetzt wird. Das zweite Schema bezieht den Fall ein, in dem die Knoten von Leistung tragenden Drähten gespeist werden, die in der Netzwerkverdrahtung enthalten sind, wie in Fig. 1 gezeigt. Die dritte Option bezieht sich auf den Fall, in dem die Nutzlasten ebenfalls von dem Netzwerk gespeist werden, entweder durch direkte Verbindung zu der Netzwerkverdrahtung (Nutzlast 20 in Fig. 1) oder über den Netzwerkadapter (Nutzlast 18 in Fig. 1) gespeist werden. Mischungen der vorstehenden Schemata können ebenfalls, wie in Fig. 1 und 2 beschrieben, implementiert werden.
Bekannte Netzwerkkonfigurationen, die Leitungs-Leistungsversorgung verwenden, wie vorstehend unter Bezug zu Fig. 1 und 2 beschrieben, setzen nur eine einzelne Leistungsversorgung ein, die normalerweise mit einem Ende der Leitung verbunden ist, obwohl dies nicht obligatorisch ist. Dieser Ansatz leidet an den folgenden Problemen:
(a) Reichweiten-Begrenzung. Der Gleichstromwiderstand der Drähte verursacht einen Leistungsverlust, der von dem Drahtwiderstand (der aus Durchmesser und spezifischem Widerstand folgt) und seiner Länge abhängt. Als solches unterliegen die Drähte einer Maximallängenbeschränkung. Dies kann durch Erhöhung der verwendeten Spannung (ähnlich zu der Art, mit der elektrische Versorgungsvorrichtungen elektrische Leistung verteilen) überwunden werden. Diese Lösung ist jedoch infolge von Fragen der Sicherheit problematisch und ist ebenfalls infolge der Notwendigkeit eines Konverters mit einem breiten Eingangsbereich in den Knoten komplizierter und kostenintensiv.
(b) Quellen-Zuverlässigkeit. In dem Fall eines Leistungsversorgungs-Defekts bricht das gesamte Netzwerk aufgrund von Leistungsmangel an den Knoten zusammen.
(c) Redundanz. In dem Fall eines Defekts in irgendeinem der Knoten oder in den Drähten (Kurzschluss oder Unterbrechung in irgendeinem Leistung führenden Draht) wird der Teil des Netzwerks hinter der Defektstelle nicht mit Leistung versorgt und die Funktion wird angehalten. Überdies kann ein Kurzschluss in den Leistungsleitungen den Betrieb des gesamten Netzwerks anhalten.
(d) Mangel an "Hot-Swap" Fähigkeit. - d. h. es besteht nicht die Fähigkeit, eine Leistungsversorgung ohne irgendeine Auswirkung auf den Netzwerkbetrieb zuzufügen, zu entfernen oder zu tauschen. Dies ist bei einer Instandhaltung sehr problematisch, in der es notwendig sein kann, das Netzwerk durch Zufügen einer Leistungsversorgung, Tauschen seiner Leistungskapazität etc. zu verbessern.
Die vorstehend erwähnten Probleme, die mit dem Einsatz nur einer einzelnen Leistungsversorgung in Verbindung stehen, können überwunden werden, indem mehrere Leistungsversorgungen verwendet werden, um das Netzwerk mit Leistung zu versorgen, die ähnliche Techniken wie jene verwenden, die eingesetzt werden, eine einzelne Last mit Leistung zu versorgen. Fig. 3 zeigt ein bekanntes System vom Stand der Technik, das im allgemeinen als 40 entsprechend zu diesem Ansatz dargestellt ist, das eine Last 41 umfasst, die durch mehrere Leistungsversorgungen mit Leistung versorgt wird, von denen drei gezeigt sind, die als 42, 43 und 44 aufgeführt sind, die an die Last 41 über jeweilige Versorgungsadapter 45, 46 und 47 gekoppelt sind. Solch eine Konfiguration geht drei der Nachteile an, die mit Systemen in Verbindung stehen, die nur eine einzelne Leistungsversorgung einsetzen:
(a) Redundanz. In dem Fall eines Defekts in irgendeiner der Leistungsversorgungs-Einheiten speisen die verbleibenden Leistungsversorgungs-Einheiten weiterhin die Last. Wenn irgendein Ausgang an einer Leistungsversorgung kurzgeschlossen ist oder sich einfach abschaltet, übernehmen die andere verbleibende Leistungsversorgung und versorgen die gesamte Nennlast.
(b) Quellen-Zuverlässigkeit. Jede Leistungsversorgungs-Einheit kann Teile der benötigten Leistung einspeisen. Jede Leistungsversorgungs-Einheit kann folglich bei einer geringeren als der Nennkapazität arbeiten, was zu einer höheren Zuverlässigkeit führt.
(c) Hot-Swap Fähigkeit. Eine oder mehrere Leistungsversorgungs-Einheiten können ohne Auswirkung auf den Netzwerkbetrieb zugefügt, entfernt oder getauscht werden.
Verschiedene Bereitschaftstypen sind bekannt. In "Hot-Standby" (bzw. "Heißbereitschaft") ist nur eine Einheit aktiv und eine andere Einheit arbeitet nur in dem Fall von Fehlfunktion der ersten Einheit. Im "gemeinsamen" Betriebsmodus liefert jede Einheit einen Teil der benötigten Leistung. Diese Konzepte werden normalerweise als "redundanter" oder "paralleler" Betrieb bezeichnet und auf sie wird ebenfalls unter "N + 1"- oder "N + X"-Konfiguration Bezug genommen.
Wie in Fig. 3 gezeigt, benötigt gewöhnlich der Betrieb mehrfacher Leistungsversorgung zusätzliche Schaltungen in Form der Versorgungsadapter, um den gesamten Betrieb zu steuern und zu verwalten. Jeder Versorgungsadapter ist normalerweise in der entsprechenden Leistungsversorgung integriert, der sie in die Lage versetzt, in einer Umgebung zu arbeiten, in der mehrere Leistungsversorgungen verwendet werden. Verschiedene Techniken für Hochleistungsverfahren zum parallel Schalten von Leistungsversorgungen sind in dem U.S. Patent Nr. 4,609,828 beschrieben.
Fig. 4 zeigt ein allgemeines, einfaches, effektives und rentables Netzwerk 50 vom Stand der Technik, um zwei Gleichstrom-Leistungsversorgungen 51 und 52 zu kombinieren, die Leistung an eine Last 53 über jeweilige Leistungsadapter 54 und 5S bereitstellen. Die Versorgungsadapter 54 und 55 haben jeweilige positive Ausgänge 56 und 56' und negative Ausgänge 57 und 5T. Die negativen Ausgänge 57 und 5T sind gemeinsam mit der Last 53 verbunden, während die positiven Ausgänge 56 und 56' mit der Last 53 über jeweilige Gleichrichterdioden 58 und 59 verbunden sind, deren Anoden mit den jeweiligen positiven Ausgängen 56 und 56' verbunden sind. Solche ein Mechanismus ermöglicht volle Redundanz: In dem Fall eines Defekts in einer der beiden Versorgungen wird ihre Diode in Sperrrichtung betrieben, die daher eine hohe Impedanz dargestellt, und die somit effektive die Stromversorgung von der Last trennt. Zusätzlich können Leistungsversorgungen ohne Störung der Versorgung an der Last zugefügt oder entfernt werden. Auf diese Technik wird gewöhnlich als "Dioden-Summieren" oder "odernde" Dioden Bezug genommen. Die Tatsache, dass die Diodenspannung Vf in Vorwärtsrichtung direkt proportional zu dem Diodenstrom If in Vorwärtsrichtung ist, führt zu ausgeglichener Leistungsverteilung unter den zwei Leistungsversorgungen 51 und 52, da sie beide die Hälfte des gesamten Laststroms bereitstellen, wenn sich beide im Betrieb befinden. Während dies in dem redundanten Ansatz nicht notwendig ist, ist es vorzuziehen, da jede Leistungsversorgung annähernd den gleichen Leistungspegel sieht.
Während mehrfache Leistungsversorgungen zum Speisen einer einzelnen Last bekannt sind, gibt es keine Vorkehrung vom Stand der Technik, um mehrfache Leistungsversorgungen über ein Netzwerk gemeinsam zu nutzen, das mehr als eine Last umfasst, wobei die Versorgungen an bestimmten Punkten in einem Netzwerk verbunden sind. In einem Netzwerk mit einer großen Zahl von Lasten ist es nicht durchführbar, alle der Lasten infolge von sowohl Kosten- als auch Platzüberlegungen mehrfach zu speisen. Folglich wird Mehrfachspeisung nur in Verbindung mit Lasten hoher Priorität bereitgestellt, während die verbleibenden Lasten gemeinsam über den Netzwerkbus mit Leistung versorgt werden. Da Netzwerke vom Stand der Technik nur für eine Leistungsquelle sorgen, um mit dem Netzwerkbus verbunden zu sein, führt zudem ein Defekt in dieser Leistungsquelle zu einem vollständigen Ausfall des Netzwerks und die Leiterlänge in dem Bus ist immanent begrenzt.
WO 94/15424 in dem Namen von Nokia Telecommunications offenbart ein System zum Bereitstellen von Spannung an eine gemeinsame Leitung für eine Vielzahl von elektrischen Einheiten (U1 ... UN), die jede eine Leistungsversorgungs-Einheit (1) zum Liefern von Leistung an die elektrischen Einheiten und an die gemeinsame Spannungsleitung umfasst. Solch ein System ist für die Benutzung mit Telekommunikationssystemen beabsichtigt, um zusätzliche Spannung an Schnittstelleneinheiten von Einsteckeinheiten bereitzustellen, die mit einem gemeinsamen Datenübertragungsbus verbunden sind.
Es zeigt sich daher, dass sich die WO 94/15424 spezifisch an eine Umgebung richtet, in der die diskutierten Einheiten (U ... UN) Einsteckkarten sind. In solch einer Umgebung, auf die im Allgemeinen als "Baugruppenträger", "Fachbrett" oder Einschubrahmen bzw. Rack/Subrack bzw. Untereinschubrahmen Bezug genommen wird, ermöglicht eine mechanische Struktur, mehrfache Karten als Einsteckeinheiten unterzubringen. Die Verbindung zwischen den Einheiten wird durch eine Rückwandplatine durchgeführt - wobei diese eine zusätzliche Karte ist, die mehrfache Verbindungsstücke trägt, in die die Einsteckkarten eingesetzt werden.
Auf die Verbindung zwischen den Einheiten wird als "Bus" (der als 7 in der Figur gezeigt ist) Bezug genommen und die Verbindung wird direkt zwischen den Einsteckeinheiten (U1 ... UN) und dem Bus (7) über Signalverbindungsstücke (8) ausgeführt.
Seiten 1 bis 4 der WO 94/15424 beschreiben detailliert Probleme, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, die sich aus dem Bedarf ergeben, Einheiten in den Baugruppenträger ohne Stören seines Betriebs ("Hot Plug-in") einzustecken. Solche Störungen können auftreten, falls Kontakte mit den Datenpins vor Kontakten mit den Spannungspins hergestellt werden, wenn die Einsteckeinheiten in den Baugruppenträger eingefügt werden. Ebenso muss die Möglichkeit vermieden werden, dass Verbindungen mit den Spannungspins unterbrochen werden, bevor die Verbindungen mit den Datenpins unterbrochen werden, wenn die Einsteckeinheiten des Baugruppenträgers entfernt werden. Eine Art dies zu tun, ist größere Pins für die Spannungsverbindungen als für die Datenverbindungen zu verwenden, aber dies wird angenommen, schwierig zu sein. Deshalb ist WO 94/15424 darauf gerichtet, das Problem durch Bereitstellen unabhängiger Spannungsquellen auf jeder Einsteckeinheit zu lösen, so dass Spannung an jeder Einsteckeinheit anliegt, bevor Daten durch sie empfangen werden und nachdem die Datenverbindung zu ihr unterbrochen ist.
Auf Seite 5, Zeile 6 ist dargelegt, dass die Aufgabe der in der WO 94/15424 beschriebenen Erfindung ist, einen Schaltkreisentwurf bereitzustellen, um für eine zusätzliche Spannung für die Schnittstellenschaltkreise von Einsteckeinheiten zu sorgen, wobei die Nachteile der Verwendung unterschiedlich langer Pins und bisher vorgeschlagener Schnittstellenschaltkreise vermieden werden. Es ist somit ziemlich deutlich, dass WO 94/15424 sich nicht an Kommunikations- und Steuernetzwerke per se richtet, obwohl die Einsteckeinheiten, die darin beschrieben sind, klar Anwendung in solchen Netzwerken wie in irgendeinem anderen elektrischen System finden könnten.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Netzwerk bereitzustellen, dessen Kommunikationsmedien auf Leitern aufbauen und die es den mit den Kommunikationsmedien verbunden Einheiten ermöglichen, durch mehrfache Leistungsquellen gespeist zu werden.
Gemäß der Erfindung wird ein System zum Ermöglichen von Kommunikation, Erfassung bzw. Sensierung und Steuerung bzw. Regelung bereitgestellt, das umfasst:
mindestens drei Knoten, die über einen Bus untereinander verbunden sind, um sowohl Strom bzw. Leistung und Daten an mindestens einen Knoten zu übermitteln bzw. befördern, wobei der Bus mindestens zwei Strom bzw. Leistung tragende Leiter umfasst, und mindestens zwei Strom- bzw. Leistungsversorgungen über die Leistung tragenden Leiter;
dadurch gekennzeichnet, dass
das System ein Datenkommunikationsnetzwerk ist, wobei die mindestens zwei Leistungsversorgungen über Leistung tragende Leiter an verschiedenen Punkten davon über jeweilige Quellenkoppler verbunden sind, um den fortgesetzten Betrieb von mindestens einem Teil des Netzwerks zu gewährleisten, selbst wenn eine der Leistungsversorgungen ausfällt; und
wobei die mindestens drei Knoten durch diskrete Drähte miteinander elektrisch verbunden sind.
Vorzugsweise sind an den Knoten eine oder mehrere Nutzlasten angeschlossen, die durch lokale Leistungsversorgungen mit Leistung versorgt sein können, um eine größere Sicherheit und Flexibilität bereitzustellen.
In solch einem Netzwerk sind die Drähte, die den Netzwerkbus darstellen, in der Länge unbegrenzt, da zusätzliche Leistungsversorgungen zugefügt werden können, um Widerstandsverluste in dem Bus auszugleichen. Überdies wird Redundanz gegen sowohl Leistungsversorgungs- Störungen als auch Netzwerkstörungen erreicht. Dadurch, dass das laufende (bzw. unter Strom bzw. Spannung stehende) Entfernen oder Einfügen von Leistungsversorgungen von und an den Netzwerkleistungsbus ermöglicht wird, stellt ausserdem ein "Hot-Pluggable" redundantes Leistungsversorgungs-System eine praktische Weise bereit, um eine Null-Ausfallszeit zu erreichen, die in einigen Anwendungen benötigt wird.
Um die Erfindung zu verstehen und zu erkennen, wie sie in der Praxis aufgeführt werden kann, wird jetzt eine bevorzugte Ausführungsform einzig in der Art eines nicht beschränkenden Beispiels mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in der:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Netzwerks vom Stand der Technik mit mehrfachen Netzwerkadaptern ist, die parallel an einen gemeinsamen Bus gekoppelt sind;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Netzwerks vom Stand der Technik mit mehrfachen Netzwerkadaptern ist, die in Serie gekoppelt sind, die einen hintereinander geschalteten Bus bilden;
Fig. 3 eine schematische Darstellung ist, die einen Ansatz vom Stand der Technik zum Versorgen einer einzelnen Last mit Leistung über mehrfache Leistungsversorgungen zeigt;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eine Umsetzung des Schaltkreises vom Stand der Technik ist, der in Fig. 3 zum Versorgen einer Gleichstromlast gezeigt ist;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Netzwerks gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Netzwerks gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 7 eine schematische Darstellung ist, die ein Detail eines Quellenkopplers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 8 eine schematische Darstellung ist, die ein Detail eines Quellenkopplers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Netzwerks gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Netzwerks gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist; und
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Netzwerks gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung ist.
Fig. 5 zeigt schematisch ein Netzwerk 60, das einen Bus 61 umfasst, der aus entweder Kabel mit verdrilltem Leitungspaar oder koaxialem Kabel gebildet ist, um sowohl Leistung als auch Daten zu übertragen. Solch ein Kabel stellt ein Paar von "Strom bzw. Leistung tragenden Leitern" dar, die in solch einer Konfiguration ebenfalls für Übertragung von Daten verwendet werden. Vier Leistungsversorgungen 62, 63, 64 und 65 sind an den Bus 61 über jeweilige Quellenkoppler 66, 67, 68 und 69 gekoppelt, der jeder mit dem Bus an verschiedenen Punkten davon verbunden ist. Dies stellt die folgenden Vorteile bereit:
(a) Keine Leistungsgrenze für Länge von Drähten. Die Leistungsversorgungen können in Intervallen angeordnet werden, so dass jede Leistungsversorgung einen Teil des Netzwerks abdeckt. Wenn größere Reichweite benötigt wird oder Knoten oder Nutzlasten mit höherem Leistungsverbrauch zugefügt werden, können zusätzliche Leistungsversorgungen an relevante Punkte in dem Netzwerk zugefügt werden.
(b) Redundanz gegen Leistungsversorgungs-Störungen. Wenn die Leistungsversorgungen in Intervallen angeordnet sind, die enger sind als durch Leistungsversorgungs-Beschränkungen notwendig, und die verfügbare Leistung ausreichend ist, wird Redundanz in den überlappenden Teilen des Netzwerks erreicht, die Schutz gegen eine Störung einzelner Leistungsversorgung darstellen. Durch sorgfältige Planung kann vollständige Redundanz über das gesamte Netzwerk erreicht werden.
(c) Redundanz gegen Störungen. In dem Fall eines Defekts in irgendeinem Knoten/Nutzlast oder in den Medien, kann Leistung weiterhin die Einheiten erreichen. Zum Beispiel in dem Fall eines linearen Busses mit einem Paar von Leistungsversorgungen, die mit beiden Enden verbunden sind, kann irgendeine Unterbrechung in den Leistung tragenden Drähten die Leistung an den Einheiten nicht unterbrechen.
(d) Einfache Wartung. Dadurch, dass das lebend (bzw. unter Strom bzw. Spannung stehend) Entfernen oder Einfügen von Leistungsversorgungen an und von dem Netzwerkleistungsbus ermöglicht wird, stellt ein "Hot-Pluggable" redundantes Leistungsversorgungs-System eine praktische Weise bereit, um eine Null-Ausfallszeit zu erreichen, die in einigen Anwendungen benötigt wird.
Ebenfalls sind ein Paar von Nutzlasten 72 und 73 über jeweilige Netzwerkadapter 70 und 71 an den Bus 61 gekoppelt. Die Nutzlast 72 erzielt nur Datenkommunikation mit dem Netzwerkadapter 70 und ist durch eine lokale Leistungsversorgung 74 mit Leistung versorgt. Die Nutzlast 73 erzielt im Gegensatz dazu sowohl Daten- als auch Leistungskommunikation mit dem Netzwerkadapter 71. In ähnlicher Weise ist ein dritter Netzwerkadapter 75 an den Bus 61 und an eine lokal mit Leistung versorgte Nutzlast 76 gekoppelt, die durch eine Leistungsversorgung 77 mit Leistung versorgt wird.
In dem Fall, in dem Leistung ebenfalls durch die Netzwerkdatendrähte getragen wird, ist jede der Leistungsversorgungen über die jeweiligen Quellenkoppler an die Netzwerkmedien kompatibel gekoppelt. Der Quellenkoppler 66 ist an einem äußersten Ende des Busses 61 angeordnet. In ähnlicher Weise sind die Quellenkoppler 67 und 69 in die Drähte eingekoppelt, während der Quellenkoppler 68 durch Unterbrechen der Drähte und Einfügen an dem Bus 61 gekoppelt ist.
In solch einer Anordnung kann Wechselstrom- und Gleichstromleistung gleich gut implementiert werden. Gleichstromleistung wird jedoch gewöhnlich wegen des Fehlens an Frequenzkomponenten bevorzugt, die eine Datenübermittlung stören können. Das Betreiben von Gleichstromleistung ist ausserdem einfacher und kostengünstiger.
Solch eine Anordnung kann auf zwei verschiedene Arten implementiert werden: die erste, die zweckgebundene Leistungsleitungen verschieden von den Datenleitungen verwendet; und die zweite, in der Leistung und Daten entlang der gleichen Drähte gemultiplext sind. In dem ersten Fall können die meisten Techniken vom Stand der Technik zum Kombinieren mehrfacher Leistungsversorgungen unmittelbar verwendet werden. Zum Beispiel kann der "Dioden-Summier"- Mechanismus, der in Fig. 4 gezeigt ist, wie jetzt in bezug auf Fig. 6 der Zeichnungen beschreiben wird, unmittelbar implementiert.
Fig. 6 zeigt solch ein Netzwerk 80, das eine Rückwandplatine oder einen Bus 81 mit Gleichstrom-Leistungsleitungen 82 (die "Leistung tragende Leiter" darstellen) und Datenleitungen 83 umfasst. Netzwerkadapter 85, 86 und 87 sind über sowohl die Leistungs- als auch Datenleitungen 82 und 83 verbunden, um Leistung zu empfangen und bidirektionale Kommunikation mit den anderen Adaptern über den Bus zu ermöglichen. Die Adapter 85, 86 und 87 können eigenständige Einheiten sein ("Hub"-Einheiten) oder in der DTE-Umfassung untergebracht sein, wie es der Fall bei Netzwerkkarten ist, die innerhalb einer Personalcomputer-Umfassung untergebracht sind.
Nutzlasten 88, 89 und 90 sind mit den Adaptern 85, 86 bzw. 87 verbunden. Die Nutzlast 88 weist, wie zu erkennen ist, sowohl Leistungs- als auch Datenverbindungen mit dem Adapter 88 auf, um davon Leistung zu empfangen und damit bidirektionale Datenkommunikation zu bewirken. Die Nutzlast 90 ist direkt mit den Leistungsleistungen 82 verbunden, um Leistung davon direkt zu empfangen, während die Nutzlast 89 über eine lokale Leistungsversorgung 91 mit Leistung versorgt wird.
Zwei zweckgebundene Leistungsquellen 92 und 93 sind mit verschiedenen Punkten entlang des Busses 81 über die Leistungsleitungen 82 über jeweilige Gleichrichterdioden 94 und 95 in der gleichen Weise verbunden, wie vorstehend unter Bezug auf Fig. 4 der Zeichnungen beschrieben. In solche einer Anordnung wie auch in anderen Techniken zur Kombination gemeinsamer Leistung, muss die Polarität der bestehenden Versorgung bekannt sein, bevor zusätzliche Versorgungen verbunden werden. In dem Fall, in dem die Leistung tragenden Leiter durch Kabel mit verdrilltem Leitungspaar gebildet sind, ist es jedoch absolut normal, dass die Polarität aufgrund des Tauschens der Drähte nicht bekannt ist.
Fig. 7 zeigt einen Quellenkoppler 100 für die Verwendung mit dem Netzwerk 60, wobei das vorstehend beschriebene Problem für den Fall gelöst wird, in dem sowohl Leistung als auch Daten in den gleichen Drähten getragen werden. Der Quellenkoppler 100 schließt einen ersten Leistungs-/Daten-Trenner/Kombinierer 101 ein, dessen Ausgang mit einem Brückengleichrichter 102 verbunden ist, der positive und negative Versorgungsschienen 103 bzw. 104 aufweist. Ein zweiter Leistungs-/Daten-Trenner/Kombinierer 105 ist über die Versorgungsschienen 103 und 104 verbunden und eine externe Gleichstrom-Leistungsversorgung 106 ist über die Versorgungsschienen 103 und 104 über eine Gleichrichterdiode 107 verbunden. Drähte mit verdrilltem Leitungspaar 108 und 109 sind mit dem ersten und zweiten Leistungs-/Daten-Trenner/Kombinierer 101 bzw. 105 verbunden. Der Brückengleichrichter 102 bildet ein Polaritätskorrekturmittel, um zu gewährleisten, dass die korrekte Spannungspolarität über die positive und negative Versorgungsschienen 103 bzw. 104 ungeachtet der Polarität der Drähte mit verdrilltem Leitungspaar 108 beibehalten wird. Dies erlaubt die Verwendung der Dioden-Summier-Schaltungen 107 (wie auch irgendeines anderen Polaritäts-empfindlichen Kombinierers). Wenn gewünscht, kann der Quellenkoppler 68, der in dem vorstehend unter Bezug auf Fig. 6 der Zeichnungen beschriebenen Netzwerk 60 verwendet wird, der Implementation, die in Fig. 7 gezeigt ist, entsprechen.
Fig. 8 zeigt einen alternativen Quellenkoppler 110, wobei das Problem einer Polaritätsinversion verschieden gelöst ist. Der Quellenkoppler 110 schließt ersten und zweiten Leistungs-/Daten- Trenner/Kombinierer 111 bzw. 112 ein, die durch Leistungsschienen 113 und 114 untereinander verbunden sind, deren Polarität unbestimmt ist. Drähte mit verdrilltem Leitungspaar 115 und 116 sind mit den ersten und zweiten Leistungs-/Daten-Trenner/Kombinierern 111 bzw. 112 verbunden. Eine externe Gleichstrom-Leistungsversorgung 117 ist an die Leistungsschienen 113 und 114 über einen Polaritäts-abhängigen Adapter 118 gekoppelt, der selbst an die Leistungsschienen 113 und 114 über einen Polaritätssensor 119 gekoppelt ist. Der Polaritätsabhängige Adapter 118 kann zwei Wechselrelais verwenden, die gewährleisten, dass die Polarität der Speisespannung mit der der Speiseschaltungen übereinstimmt. In solch einer Anordnung bildet der Polaritäts-abhängige Adapter 118 in Verbindung mit dem Polaritätssensor 119 ein Polaritätskorrektur-Mittel, um zu gewährleisten, dass die korrekte Spannungspolarität den dem Ausgang des Polaritäts-abhängigen Adapters 188 erhalten wird, ungeachtet der Polarität der Drähte mit verdrilltem Leitungspaar 115 und 116.
In Fig. 7 und 8 sind die Quellenkoppler als eigenständige Einheiten gezeigt, mit denen die jeweiligen Leistungsversorgungen verbunden sind. Wenn gewünscht, kann jedoch ein oder mehrere der Quellenkoppler mit der entsprechenden Leistungsversorgung integriert sein, um eine kombinierte Einheit zu bilden.
Fig. 9 zeigt schematisch ein Netzwerk 120 ähnlich zu dem, das vorstehend unter Bezug zu Fig. 2 beschrieben ist, aber durch ein Paar von Leistungsquellen gespeist wird. Das Netzwerk 120 umfasst einen Bus, der allgemeinen als 121 gezeigt ist, der durch eine erste Leistungsquelle 122 gespeist wird, die an den Bus mittels eines Quellenkopplers 123 kompatibel gekoppelt. Der Quellenkoppler 123 gewährleistet, dass sich nicht die niedrige Quellenimpedanz und das Quellenrauschen auf die Datenkommunikation in dem Netzwerk auswirken. Netzwerkadapter oder Knoten 125, 126 und 127 sind mit dem Bus 121 über die unabhängigen Busabschnitte 121a, 121b, 121c und 121d seriell verbunden, um davon kombiniert Leistungs- und Datensignale zu empfangen und darin Datensignale einzuspeisen. Nutzlasten 128, 129 und 130 sind mit den Adaptern 125, 126 bzw. 127 verbunden. Alle der Nutzlasten 128, 129 und 130 weisen sowohl Leistungs- als auch Datenverbindungen an den jeweiligen Adapter 125, 126 und 127 auf, um davon Leistung zu empfangen und damit bidirektionale Datenkommunikation zu bewirken. Eine zweite Leistungsquelle 131 ist an den Bus mittels eines zweiten Quellenadapters 132 kompatibel gekoppelt.
Fig. 10 zeigt schematisch ein Ring-Typ-Netzwerk 140, das durch ein Paar von Leistungsquellen gespeist wird. Das Netzwerk 140 umfasst einen Bus 141, der durch eine erste Leistungsquelle 142 gespeist wird, die an den Bus 141 mittels eines ersten Quellenkopplers 143 kompatibel gekoppelt ist, der mit dem Bus 141 seriell verbunden ist. Eine zweite Leistungsquelle 144 ist an den Bus 141 mittels eines zweiten Quellenkopplers 145 kompatibel gekoppelt, der ebenfalls mit dem Bus 141 seriell verbunden ist. Die Quellenkoppler 143 und 145 gewährleisten, dass sich nicht die niedrige Quellenimpedanz und das Quellenrauschen auf die Datenkommunikation in dem Netzwerk auswirken. Netzwerkadapter oder Knoten 146, 147, 148, 149, 150 und 151 sind mit dem Bus 141 seriell verbunden, um davon kombiniert Leistungs- und Datensignale zu empfangen und darin Datensignale einzuspeisen. Nutzlasten 152, 153, 154, 155, 156 und 157 sind mit den Adaptern 146, 147, 148, 149, 150 bzw. 151 verbunden. Alle der Nutzlasten 152, 153, 154, 155, 156 und 157 weisen sowohl Leistungs- als auch Datenverbindungen mit den jeweiligen Adaptern 146, 147, 148, 149, 150 und 151 auf, um davon Leistung zu empfangen und damit bidirektionale Datenkommunikation zu bewirken.
Wie vorstehend bemerkt, stellen die Netzwerke 120 und 140, die in Fig. 9 bzw. 10 gezeigt sind, zusätzliche Sicherheit und Flexibilität gegenüber Ethernet und Token-Ring entsprechenden Netzwerken vom Stand der Technik bereit. Die prinzipiellen Vorteile, die durch die Erfindung unterbreitet werden, beziehen sich auf Fehlerschutz, wie folgt:

Schutz gegen Unterbrechung

Die Verwendung mehrfacher Leistungsversorgungen stellt Leistungskontinuität in dem Falle einer einzelnen Unterbrechung in den Leistungsleistungen innerhalb des Netzwerkrings (oder innerhalb des Knoten) bereit. Planer von Netzwerken müssen darauf achten, dass jeder Drahtabschnitt von beiden Seiten gespeist wird: in dem Fall einer Unterbrechung in der Leistungsleitung versorgen daher weiterhin beide Seiten der Unterbrechung die jeweiligen Einheiten in jeder Seite mit Leistung. In dem Fall des "linearen" (d. h. gerade verlaufenden) Busses 121, der in Fig. 9 gezeigt ist, bezieht die einfachste Konfiguration Verbinden zweier Leistungsversorgungen ein, jede an einem gegenüberliegenden Ende des Netzwerks. Jede Leistungsversorgung sollte in der Lage sein, das gesamte Netzwerk alleine mit Leistung zu versorgen.
In dem in Fig. 9 gezeigten Netzwerk führt irgendeine Unterbrechung nur zu einer Unterbrechung der Kommunikation, wobei Leistung weiterhin an alle Einheiten übertragen wird. In der in Fig. 10 gezeigten Ring-Topologie, in der zwei Leistungsversorgungen an zwei verschiedenen Punkten in dem Netzwerk angeordnet sind, wirkt sich eine einzelne Unterbrechung in dem Bus nicht auf den Systembetrieb aus und ermöglicht sowohl Leistung als auch Daten über alternative Routen ununterbrochen fortzuführen.

Schutz gegen Kurzschluss

Die vorstehend bemerkten Topologien als auch die Verwendung von Systemen, die mehrfach mit Leistung versorgt werden, können nicht einen Schutz gegen einen Kurzschluss bereitstellen, während sie gegen Unterbrechungen in dem Bus schützen. Irgendein Kurzschluss in den Leistung tragenden Leitern in dem Netzwerk entweder in der Verdrahtung, die für solche Phänomene anfällig ist, oder innerhalb der Knoten verursacht einen sofortigen Zusammenbruch der Leistungsversorgung an dem gesamten Netzwerk.
Um einen verringerten Schaden an dem System im Kurzschlussfall zu ermöglichen, muss das Leistungsverteilungssystem Strom begrenzende Vorrichtungen einschließen. Solche Vorrichtungen können Strom begrenzende Schaltkreise als auch rücksetzbare und nicht rücksetzbare Sicherungen sein. Die rücksetzbare Sicherung wird jedoch bevorzugt, da kein Wartungsvorgang nach Wiederherstellung notwendig ist und dies auch die rentabelste Lösung ist. Normalerweise werden thermische Sicherungen wie zum Beispiel in dem U.S. Patent Nr. 4,101,862 (Takagi et al.) eingesetzt. PTC-basierende Einheiten, wie in dem U.S. Patent Nr. 4,239,812 (Middlerman et al.) beschrieben, werden jedoch bevorzugt. Diese Strom bearbeitenden Einheiten müssen in Serien mit dem Strom sein. Die Einheiten können entweder in den Stromkopplern oder Knoten integriert sein oder als eigenständige Einheiten zugefügt werden.
Fig. 11 zeigt solch ein seriell hintereinander geschaltetes Netzwerk 160, in dem Strombegrenzer an beiden Enden von jedem Verdrahtungssegment angeordnet sind. Das Netzwerk 160 umfasst einen Bus 161, der durch ein Paar von Leistungsquellen 162 und 163 mit Leistung versorgt wird, die an dem Bus 161 über jeweilige Quellenadapter 164 und 165 kompatibel gekoppelt sind, die wiederum in Serie mit dem Bus 161 über jeweilige Strombegrenzer 166 und 187 verbunden sind. Netzwerkadapter 168 und 196 sind seriell mit dem Bus 161 verbunden und sind an beiden Seiten durch jeweilige Strombegrenzer 170, 171 und 172, 173 umgeben. Nutzlasten 174 und 175 sind mit den Netzwerkadaptern 168 bzw. 169 verbunden.
In dem Fall eines Kurzschlusses in irgendeinem der Leistung tragenden Verdrahtungsabschnitte kann Leistung weiterhin an alle der Knoten über alternative Routen übertragen werden.
In dem Falle, dass eine Ring-Topologie verwendet wird, in Verbindung mit einem mehrfachen Leistungsversorgungs-Schema, kann das Netzwerk in ähnlicher Weise vollständig gegen einzelne Kurzschlüsse in dem System geschützt werden, da es immer eine alternative Route gibt, um Leistung an alle Knoten in dem System zu befördern.

Fernerfassung/Quellenkoordination

Wie vorstehend dargelegt, ist aus den U.S. Patenten Nr. 4,609,828 und 5,200,643 bekannt, dass die Leistungssystem-Leistung verbessert werden kann, wenn irgendeine Koordination/Synchronization zwischen den Last teilenden Leistungsversorgungen existiert. Zum Beispiel kann Belastungsangleichung (zum Beispiel mittels Stromteilung) durchgeführt werden, die zu maximaler Systemzuverlässigkeit führt. Zusätzlich kann ein "Master-Slave"-Mechanismus implementiert werden. Nachstehend sind vier verschiedene Weisen beschrieben, in denen solche Synchronization implementiert werden kann.
1. Zusätzliche zweckgebundene Verdrahtung zur Koordination der Leistungsversorgungen muss dem System hinzugefügt werden. Die zusätzliche Verdrahtung verbindet die Leistungsversorgungen oder die Quellenadapter direkt untereinander, wie benötigt. Das letztere wird vor allem in dem Fall benötigt, in dem die Quellenkoppler eine Funktionalität enthalten, die für die Synchronization der Leistungsversorgungen in dem Netzwerk zuständig ist. Ein Beispiel für solch ein Zusatzverdrahtungs-System ist in den U. S. Patenten Nr. 4,609,828 und 5,768,117 beschrieben.
2. Keine Änderungen werden in dem Netzwerk selbst benötigt. Die Leistungsversorgung oder die Quellenadapter beinhalten Schaltkreise, die die notwendige Synchronization ermöglichen und die Topologie, wie in vorstehend beschriebenen Figuren gezeigt wird, ist unverändert. Solche Vorrichtung ist vorstehend beschrieben (unter Verwendung von odernden Dioden) als auch zum Beispiel in den U. S. Patenten Nr. 3,824,450 (Johnson et al.) und 5,200,643.
3. Die bestehende Netzwerkverdrahtung wird ebenfalls für Transport der Synchronizationsdaten ohne Auswirkung auf die Datenkommunikation in dem Netzwerk verwendet. Überlagern der Synchronizationssignale auf den Netzwerkdaten kann auf FDM (Frequenzbereichsmutiplexen), TDM (Zeitbereichsmultiplexen) oder Phantomverbindungen (Verwendung einer Spannungsdifferenz zwischen Paaren oder zwischen Paar und Masse) basieren. Diese Lösung benötigt eine spezifische Schnittstelle, die jeder Leistungsversorgung/jedem Quellenkoppler zuzufügen ist.
4. Alternativ kann der Datenaustausch, der für Leistungs-Systemkoordination notwendig ist, als ein Teil des regulären Netzwerkverkehrs getragen werden. Beispiele von diesem Szenario sind Fernerfassung von Strom oder Spannung oder beider. In solch einer Konfiguration, erfassen die spezifischen Schaltungen die Spannung oder den Strom an spezifischen Punkten in dem Netzwerk. Die Daten werden digitalisiert und über das Netzwerk wie normale Daten kommuniziert. In oder nahe bei der Leistungsversorgung werden die relevanten Daten extrahiert, nach analog (wenn erforderlich) konvertiert und für Steuerung der Leistungsversorgung verwendet. Die Erfassungs- und Digitalisierungsfunktion kann in einer eigenständigen Einheit untergebracht sein, oder aber besser mit einem Knoten integriert sein. Die Leistungsversorgung betreffenden Schaltungen können in ähnlicher Weise in der Leistungsversorgung oder noch besser in dem Quellenkoppler integriert sein.

Claims

1. System (60) zur Kommunikation, Sensierung und Steuerung bzw. Regelung, wobei das System aufweist:

wenigstens drei Knoten (70, 71, 75), die über einen Bus (61) zur Beaufschlagung wenigstens eines Knotens mit Leistung und Daten miteinander verbunden sind, wobei der Bus wenigstens zwei Leistung tragende Leiter aufweist, und wenigstens zwei Strom- bzw. Leistungsversorgungen (62, 63, 64, 65), über den Leistung tragenden Leitern;

dadurch gekennzeichnet, dass

das System (60) ein Datenkommunikationsnetzwerk ist, die wenigstens zwei Leistungsversorgungen (62, 63, 64, 65) über die Leistung tragenden Leiter an verschiedenen Punkten hiervon über jeweilige Quellenkoppler (66, 67, 6ß, 69) verbunden sind, um den durchgängigen Betrieb wenigstens eines Teils des Netzwerkes zu gewährleisten, selbst wenn eine der Leistungsversorgungen ausfällt; und

die wenigstens drei Knoten (70, 71, 75) durch diskrete Drähte elektrisch miteinander verbunden sind.

2. Netzwerk nach Anspruch 1 ferner mit einer Nutzlast, welche mit wenigstens einem der Knoten verbunden ist, und über die Leistung tragenden Leiter in dem Bus gespeist wird.

3. Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem der Bus getrennte Leiter zum Transport bzw. zur Übertragung von Leistung und Daten aufweist.

4. Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem der Bus Leistung und Daten zusammen entlang den Leistung tragenden Leitern überträgt.

5. Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem jeder der Quellenkoppler (100) eine Gleichrichterdiode (107) aufweist, die seriell mit einer Ausgabe bzw. einem Ausgang der jeweiligen Leistungsversorgung verbunden ist.

6. Netzwerk nach einen der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem jeder der Quellenkoppler (100, 110) ein Paar von Versorgungsschienen (103, 104, 113, 114) aufweist, die mit Polaritätskorrekturmitteln (102) verbunden sind, zur Gewährleistung, das eine korrekte Spannungspolarität unabhängig von einer Polarität der Leistung tragenden Leiter über den Versorgungsschienen aufrecht erhalten wird.

7. Netzwerk nach Anspruch 6, bei welchem die Polaritätskorrekturmittel aufweisen:

einen Polaritätssensor (119), der über die Versorgungsschienen (113, 114) zur Feststellung von deren Polarität gekoppelt ist, und

einen polaritätsabhängigen Adapter (118) zur Adaptierung der Polarität der jeweiligen Leistungsversorgung bezüglich der Polarität der Versorgungsschienen.

8. Netzwerk nach Anspruch 6, bei welchem die Polaritätskorrekturmittel aufweisen:

einen Brückengleichrichter (120) zur Kopplung der Leistung tragenden Leiter mit den Versorgungsschienen (103, 104), so dass die Spannungspolarität der Versorgungsschienen invariant ist.

9. Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem wenigstens einer der Quellenkoppier in einen der Knoten integriert ist.

20. Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit wenigstens einer strombeschränkenden Schaltung (166, 167, 170, 171, 172, 173).

11. Netzwerk nach Anspruch 10, bei welchem die wenigstens eine strombeschränkende Schaltung eine Sicherung aufweist.

12. Netzwerk nach Anspruch 11, bei welchem die Sicherung rücksetzbar ist.

13. Netzwerk nach Anspruch 12, bei welchem die Sicherung PTC-basiert ist.

14. Netzwerk nach einem der Ansprüche 10-13, bei welchem die strombeschränkende Schaltung in einem der Knoten eingebettet ist.

15. Netzwerk nach einem der Ansprüche 10-13, bei welchem die strombeschränkende Schaltung eine eigenständige Einheit ist.

16. Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit Synchronisationsmitteln zum Synchronisieren zwischen den Leistungsversorgungen.

17. Netzwerk nach Anspruch 16, bei welchem die Synchronisationsmittel eine zweckgebundene bzw. reservierte Verdrahtung in dem Netzwerk aufweisen.

18. Netzwerk nach Anspruch 16, bei welchem die Synchronisationsmittel Synchronisationsdaten auf den Bus überlagern.

19. Netzwerk nach Anspruch 16, bei welchem die Synchronisationsdaten in die in dem Netzwerk getragenen bzw. übertragenen Daten eingebettet sind.