JP2009005361A - 制御センタ用の電力線通信 - Google Patents
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Abstract
【課題】制御センタ用の電力線通信を提供すること。
【解決手段】iMCCの名称で知られている、特にモータ用の知的集中制御パネル(120)では、外部との通信が電力線搬送電流すなわちPLCによって行われる。それによって、制御パネル(120)の配線は大幅に低減することができる。多数の線路スタータ(104)、したがって多数の並列接続された搬送電流インターフェイス(130)を含む高密度システムでこのタイプの通信を使用できるようにするために、本発明は、PLC変換デバイス(132)と直列に、好ましくは電子的に調節可能なインピーダンス(150)を挿入することを提案する。有利には、調節アルゴリズムにより、追加されるインピーダンス(150)の値が様々なインターフェイス(130)の形状および位置に応じて最適化され得る。
【選択図】図4
【解決手段】iMCCの名称で知られている、特にモータ用の知的集中制御パネル(120)では、外部との通信が電力線搬送電流すなわちPLCによって行われる。それによって、制御パネル(120)の配線は大幅に低減することができる。多数の線路スタータ(104)、したがって多数の並列接続された搬送電流インターフェイス(130)を含む高密度システムでこのタイプの通信を使用できるようにするために、本発明は、PLC変換デバイス(132)と直列に、好ましくは電子的に調節可能なインピーダンス(150)を挿入することを提案する。有利には、調節アルゴリズムにより、追加されるインピーダンス(150)の値が様々なインターフェイス(130)の形状および位置に応じて最適化され得る。
【選択図】図4
Description
本発明は、知的モータ制御センタ(iMCC)と呼ばれる、モータの操作の好ましい利用において知的集中制御パネルに適する制御・モニタリング・モジュールに関する。
より詳細には、本発明は、iMCC中の電力線搬送電流、すなわちPLCによる伝送、および信頼できる操作のためにiMCC構成要素のインピーダンスを調節する方法に関する。したがって、本発明によるモジュールおよびモジュール・パネルは調節可能なインピーダンス・デバイスを備える。
知的モータ制御センタiMCCは、配電ならびにモータの制御(およびモニタリング)および保護のために専用であり、モータ・スタータが操作および保守の理由で同じ場所に配置される連続または半連続プロセスのために特に使用される低電圧パネルである。特に、プログラマブル・コントローラは、通信ネットワークを介して電気技術的機能および測定機能を共に行うモータ・スタータ・デバイスを接続する。コントローラ(電力開閉)から生じる制御タイプ、および計装タイプ(データ移送)のデータは通信ネットワークを通過する。様々な交換の間の走査時間は制御されなければならず、好ましくは約数百ミリ秒であるべきである。
しかし、いくつかの用途では、統合されるべき非常に多くのモータ・スタータがiMCC通信ネットワークの配線を複雑で高価にする。さらに、いったん集中型パネルが完成すると、既存のiMCCにモータ・スタータを加えること、および/または全システムを再度必要な大きさにすることなしにそれの要素のうちの1つを変更することは問題になる。
この問題を克服するために、線路が特にモータ・スタータを供給するiMCCに既に存在する電線を介してデータを通過させることが考えられてきた。本発明によれば、プログラマブル・コントローラおよびモータ・スタータは補助ケーブルを介して電力線搬送通信技術、すなわちPLC技術によって通信する。したがって、知的モータ制御センタのケーブルの数は接続の数であるので低減され、それにより顧客に対する最終コストが低減され、維持管理が簡単化される。アセンブリを行う場合、組立工の仕事は、既に、ケーブル体積および接続の低減のために容易になっている。この解決策は例えば文献の特開2005−157747号公報に説明されている。
しかし、このタイプの通信は特に工業敷地によく適しているように見えるが、信頼性および効率の問題が依然として生じる。特に、PLC信号の減衰が非常に高いことがあり、したがって、特に各々が多数のモータ・スタータを備えるマルチプルiMCCが在る敷地において、有用なPLC信号が最適な効率には弱すぎることがある。iMCCのPLC技術による通信の使用が正しく作動するために、PLC製品は、モータと通信するために使用される電力供給システムの特殊性を考慮するように構成されなければならない。
特開2005−157747号公報
他にも利点はあるが、本発明の目的は、多数の、特に400個までのモータの集中制御・モニタリング構成におけるPLC伝送の欠点を軽減することである。より一般には、本発明は、高密度に並列に接続され、特にイーサネット(登録商標)・タイプの通信手段を介して中央システムと通信することができるいくつかの制御・モニタリング・モジュールからなるパネルに関する。パネル内部の通信手段はできる限り電力線搬送通信によって達成される。
1つの特徴によれば、本発明はパネルの制御モジュールに関し、その制御モジュールは、PLC受信・変換デバイスに双方向でデータを移送するために第1の通信手段に接続することができるモータ、例えば電子式リレーを制御および/またはモニタするように設計された線路スタータ・デバイスを備える。第1の通信手段は線路スタータ・デバイスに適するように構成され、第1の通信手段は、シリアル線路通信バスによって、例えばModbus(登録商標)SLプロトコル(すなわちシリアル線路を使用する「マスター・スレーブ」タイプのデジタル通信プロトコル)を使用して形成することができ、または通信は、コンバータが線路スタータ・デバイスもしくは任意の他の代替品に統合されている場合、TCP/IP接続によって管理することができる。
したがって、本発明によるモジュールは、入力システムによって電力システムに接続することができる主電力線に接続されたこの受信・変換デバイスを備える搬送電流インターフェイスをさらに備える。本発明による搬送電流インターフェイス、すなわちPLCインターフェイスの主線路は、インピーダンスが特に500Ωに達することがあるモジュールのインピーダンス整合デバイスを備え、その結果、モジュールのインピーダンスは少なくとも2つの異なる値、すなわち受信/変換デバイスの値に近い低い値、通常約50Ω、および高い値を取る。
有利には、本発明によるモジュールでは、線路入力デバイスの電力供給はPLCインターフェイスを介して行われ、PLCインターフェイスは、好ましくは本発明による電力供給システムのモジュールへの単一の接続が十分であるように補助電力線を備える。補助電力線は、特に線路スタータ・デバイスのインピーダンスを上げるデバイスを含むことができる。あるいは、このインピーダンス上昇デバイスは線路スタータ・デバイスに接続される。
本発明は、さらに、1列にいくつかの先のモジュール、例えば20個のモジュール、もしくは120個ものモジュールの組を含むか、または各々が例えば20個のモジュールを含み、それの主電力線が同一の電力供給部に接続されるいくつかの段(20個まで)を含むパネルに関する。電力線を介して通過するPLC信号は、着信ユニット、例えばコントローラまたはコンピュータ・システムによって読出しおよび/または生成が行われる。着信ユニットは、PLC信号を受信するために電力線に直接接続することができる。好ましい実施形態によれば、着信ユニットは第2の通信手段、例えばイーサネット接続を介して通信する。この場合、第2のPLC信号変換/受信デバイスが本発明によるパネルと着信ユニットとの間に接続される。
好ましくは、第2の変換/受信デバイスは第2のPLCインターフェイスの一部であり、本発明による構成のPLCインターフェイスはすべて同一である。PLC製品の場所に適応させるために、PLCインターフェイスの主線路のインピーダンス整合デバイスは可変である。特に、そのインピーダンスは、着信ユニットに接続された第2のインターフェイスに対して零、および本発明によるモジュールの一部を形成する第1のインターフェイスに対して高くすることができる。モジュールおよび/またはPLCインターフェイスの異なるインピーダンス値は、電力供給入力システムにおいて異なるインピーダンスのいくつかの枝路の間で選ぶことによって得ることができる。
好ましい実施形態によれば、整合デバイスは本発明によるモジュールの使用および場所に応じて調節することができる調節可能なインピーダンスを有する。有利には、本発明によるパネルは、パネルの構成に応じて最適のインピーダンスの値を与える前記手段の記憶装置に基づいて、この調節可能なインピーダンスの値を調節することができる電子手段をさらに備える。これらの電子手段は、着信ユニットの一部を形成するかまたは追加とすることができる。
有利には、電子インピーダンス調節手段は、1つずつインピーダンスを調節するための決定手段、例えばアルゴリズム決定手段を含む。それによって、別の特徴によれば、本発明は、制御・モニタリング・パネルの電力線搬送電流インターフェイスのインピーダンスを調節する方法に関する。
本発明による複数のモジュールを備える知的パネルでは、インストレーションの途中または通常の操作プロセスの間のいずれか、および走査動作が行われているとき、本発明による方法は、記憶された値から、およびパネル構成から、またはさらにモジュールの場所から1組のインターフェイスのインピーダンスを決定するステップを含む。手動または好ましくは自己調節による自動化のいずれかによる連続調節ステップにより、このようにして構成された構成を最適化することが可能である。
他の利点および特徴は、例示的で非限定的な例のためにのみ与えられ、添付の図に示された本発明の特定の実施形態の以下の説明から明確に明らかになるであろう。
本発明は高密度の通信デバイスに固有な問題を解決するために開発されたが、本発明は、データが出入りする少なくとも1つの線路スタータ、例えば開閉装置および/または電力モニタリング・デバイスを備える任意の制御システムに適用される。本発明によるモジュールにより、線路スタータ・デバイスからの信号はPLC信号として変形し再生することができる。注目すべき例は、短い距離に非常に多数のものが在る低電圧パネル線路スタータまたは中電圧パネル結合デバイスなどの高密度な組の通信デバイスに関する。本発明は、任意の適切なデバイス、例えば可変速度駆動部、接触器、または回路遮断器による、および特に様々なモータ保護機能およびモニタリング機能を行う電子式保護リレーによるモータの制御・モニタリングに特定で好ましい用途がある。後者の実施形態が詳細に説明されるが、当業者はこの教示を本発明によるモジュールおよびパネルの他の使用に変形するであろう。
本発明による解決策は、好ましくは、制御の数および速度に関する限り少なくとも同じ能力をもつ最新技術による集中モータ制御パネルに適する。例えば、iMCC型パネル2によるモータ1の1つのタイプの制御が図1に示され、各モータ1は線路スタータ・デバイス4に関連する。本発明と互換性がある構成は120個までのモータ1を含む線路2から構成することができ、またはその構成は線路の並置の形態、例えば各々が20個までのモータ1を含む20個の段2、2’とすることができる。列および段という用語は単に要素を区別するための役目をすること、および段は実際にはしばしば約2mから2.2mの高さにわたるスタータ4の重ね合わせから構成されるが、垂直の概念は単に相対的なものであることが理解されるべきである。
好ましくは、線路スタータ・デバイスは電力線6を介して例えば24V DC電流Vが供給される電子式保護リレー4であり、電子式保護リレー4は、通信バス8を介して例えばModbus(登録商標)SLプロトコルで受信するデータをリレー4の各々をさらに制御するコントローラ10に送信する。コントローラ10は制御パネル2から比較的離して配置することができ、通信は、従来、イーサネット接続12によって例えばTCP/IPプロトコルを使用して行われる。このために、イーサネット・コンバータ14はリレー4の各通信バス8に関連し、パネル2、2’用の共通スイッチ16がイーサネット12によって接続されるべきコンバータ14をコントローラ10に接続する。好ましい用途では、iMCC2は、500msごとに、好ましくは200msごとにモニタリングの受信および制御の送出の両方に関するデータを更新することができる。
直ちに行われるべき接続の数が厄介なことになり、システムの大きさが重要になる。しかし、リレー4の電力供給線路6は常に集中制御パネル2中にある。本発明によれば、必要とされるものはプログラマブル・コントローラ10を作ることであり、モータ・スタータ4はこれらのケーブル6を介してPLC(電力線通信)技術により通信する。PLC通信の原理は、供給電流の通路と並行に、ケーブルに様々な周波数の信号を導入することに基づいており、信号は適切な手段によって検出されることになる。本発明の範囲では、使用される周波数は電力供給のものよりも高く、特に約1から30MHzであることが好ましい。PLCによるアドレス指定プロトコルは既存の通信システムと互換性があり、したがって、図1による構成のTCPプロトコルは変更される必要がない。本発明は、24VDCもしくは48VDC、またさらに110もしくは230VAC、またはさらに24もしくは400VAC、または任意の他の電圧の補助電力供給部の従来の場合に適用できる。
本発明の原理によるiMCC20が図2に概略的に示され、ここで、できるだけ多くの従来の要素が保持されており、すなわちコントローラ10、リレー4、および通信手段8のいずれも変更されていない。パネル20はp個の段20iの組として概略的に示される。したがって、各リレー4は電力供給線路6によって供給され、かつ電力線6にも接続されている第1のPLCデバイス22に通信手段8によって接続される。PLCデバイス22は受信器/コンバータタイプであり、線路6を流れる信号をバス8によってリレー4に送信することおよびその逆を可能にする。コントローラ10の第2の通信・モニタリング手段12は好ましくは同様のままであり、イーサネット接続12を含むので、異なるデバイス22からのPLC信号24は、イーサネット用に第2の電力線マスター・デバイス26のレベルで2度目の変換が行われ、次にiMCC20のネットワーク6、22、26のスター型接続が行われる。
コントローラ10’の通信手段はイーサネット線路12の除去およびPLCを介する直接通信によって変更することができる。次に電力供給線路6’を流れるPLC信号24’はコントローラ10’によって読出しおよび/また生成が直接行われ得る。簡潔にするためにのみ一緒に示された別の実施形態では、電子式リレー4’を変更してPLC受信器22’を統合することができ、その場合、データ24’はコントローラ10’から供給線路6’を介してリレー4’中の受信器22’に直接送信される。
さらに、iMCCパネルのPLC通信を選択すると、得られたシステムの小型化および既存の配線の最大限利用を考慮して、信頼性があり再生可能な通信を得るために調節が必要となる。
したがって、図3に示されるように、本発明によるパネル20はp個の段20iを含み、p個の段20iは各々前記段20iのq個のモータ1の各々に対してqi個のモジュール28を含むことができる。簡潔にするために、段に関係する指標iは、残りの説明では省略され、iMCC20の段間の区別はその動作ではなくiMCCの構成に対するものである。
各モジュール28はPLCインターフェイス30に関連するモータ・スタータ・デバイス4を含む。PLCインターフェイス30は、第1の通信手段34に関連し、主電力線36に接続される信号の変換/受信を行うためのデバイス32を備え、主電力線36は第1の電力入力システム38によって電力供給線路6に接続可能である。変換手段32は、第1の通信手段34中を通過するデータを第1のプロトコルによって電力線36および次に電力供給線路6中を流れることができる典型的PLC信号に、および逆に変形する。第1の通信手段34は線路スタータ・デバイス4に接続される。
見やすさと簡潔さのために、線路スタータ4が外部PLCコンバータ/受信器32と通信する実施形態だけが示され詳細に説明されている。本発明による解決策は、電子式リレー4’中に統合されたPLCインターフェイス22’に同じ方法で実施することができ、その場合に第1の通信手段34が内部にあることは明らかである。
図の形式で示されたiMCC20の適用において、q個のスタータ4jからなるp個の段20iは各々同時に管理され、したがって、電子式リレー4は電力供給システム6に接続されたq×p個の第1のPLCインターフェイス30の各々の近くに配置され、リレーも電力供給システム6によって供給される。モータ1への適用では、モータに直接関連するスタータ・デバイス4は、本質的に、PLC信号の伝搬には不都合である低インピーダンスである。次に、図3に示されるように、各制御モジュール28に対して、線路スタータ・デバイス4のインピーダンスは、供給線路42に取り付けられたインピーダンス整合デバイス40、例えば2つのインダクタによって高められることが好ましい。インピーダンス上昇デバイス40は、直面する(直流または交流、異なる周波数のPLC伝送)ことがある全てのタイプの電力供給部に適する。例えば、モータ1への適用および従来と同じ電子式リレーにとすることができる線路スタータ・デバイス4では、インピーダンスZ40は約500Ωとすることができる。
本発明の好ましい実施形態によれば、実施および配線を容易にするために、モータ・スタータ4のインピーダンス整合デバイス40も第1の搬送電流インターフェイス30に統合される。線路スタータ・デバイス4の電力供給部42はPLCインターフェイス30を介して行われ、PLCインターフェイス30は、好ましくは電力供給入力システム38のレベルで主線路36から分岐される入力46と、線路スタータ・デバイス4の電力供給部42を接続する出力48との間に補助電力線44を備える。インピーダンスZ40はこの補助線路44に配置される。それによってパネル20の様々なモジュール28の接続が簡単になる。リレー4は、接続出力48およびPLCインターフェイス30の通信バス34に接続され、電力供給部6は入力38のレベルで第1の搬送電流インターフェイス30に接続される。
iMCC20への適用の特定の場合には、パネル20中で並列に接続される第1のPLCインターフェイス30の数は多くすることができ、p=120ではインターフェイスの各々は隣接するインターフェイスから50cmまたは25cm未満の距離だけ分離することができ、またはモジュール28はそれどころか平均して10cmだけ相互に分離される。あるいは、20個程度のモジュール28qからなる段20iはp=20まで段20iを並置することによってiMCC20内で増加させることができ、高いPLCインターフェイス密度は概算でq×p=200または400ポイントで得ることができ、全ては約20メートルにわたって高さ2から2.2mをもつ小さい空間内にある。
しかし、PLCコンバータ/受信器32の標準インピーダンスZ32は約50Ωである。したがって、PLC線路、さらに電力供給線路6、36の全体のインピーダンスは、比較的短い線路6上へのモータ1の操作要素4に加えて様々なインターフェイス30の並列接続により著しく減少する。繰り返すが、この低い線路インピーダンスは、PLC信号24の伝搬に有害であり、劣化した通信が恐らく線路6、36の最も離れたポイント41、1と4p、qとの間で生じ、また例えば10から20cmだけ離れた2つの物理的に近いポイント41と42との間でも生じる。インストレーションおよびモータ1の正しい操作が悪化されるかまたは妨げられることがある。
線路6のこの著しいインピーダンス降下を避けるために、第2のインピーダンス整合デバイス50がインターフェイス30のPLCコンバータ32と直列に加えられる。整合回路50は電力線36上で第1の入力システムまたはコネクタ38と変換デバイス32との間に接続され、その結果、好ましくは高く、例えば約500Ωの第2のインピーダンスZ50が標準の第1のインピーダンスZ32に加えられ、Z30=Z32+Z50(例えば、=550Ω)のように搬送電流インターフェイス30の第3インピーダンスを構成する。それによって、インピーダンス整合デバイス50は、入力モジュール28のインピーダンスが少なくとも低い第1の値および高い第2の値を有することを可能にする。
演繹的に明らかであるが、PLC製品はデータ伝送を最適化するために低インピーダンスでなければならないことが知られていることから、この解決策は当業者の通常の習慣に反する。第2の整合回路50を加えるとPLCコンバータ32は数dBを失う。しかし、本発明の開発中に、この一時的な損失は、良好な信号伝搬には十分に高いままであるインピーダンスをもつPLC線路6から得られるシステム20の全体的利得によって十二分に補償されることが見いだされた。すなわち、信号の電力をわずかに局所的に低減させることによって、全体のシステムにわたる通信が可能になり最適化される。
スター型接続構成の場合には、他のもの全てと並列に接続されていない第2の搬送電流インターフェイス30’(すなわち中央マスター製品)に特権を与えることが有利である。このために、第2のPLCインターフェイス30’は好ましくは第1の標準の低インピーダンス(約50Ω)を維持するが、モータ1のスタータ・リレー4に接続された他のPLCインターフェイス30は先に定義された回路50の挿入によって適応されたインピーダンスを有し、その結果、モジュール28は第2の高いインピーダンス値をとる。
第2のマスターPLC製品30’は、本発明によるモジュール28のパネル20と、着信制御・モニタリング・ユニット52、例えばコントローラまたはコンピュータとの間の通信用に設計される。この点で、中央PLCインターフェイス30’は、第2の通信手段54に関連し、電力供給線路6に接続された信号変換手段32’を備える。変換手段32’は、制御システム52に接続されている第2の通信手段54中を通過するデータを、電力供給線路6中を流れることができる典型的PLC信号に、または逆に変形する。
好ましい実施形態によれば、本発明によるiMCC20を備えるモニタリング構成56に関係する搬送電流インターフェイス30、30’は全て同一である。特に、PLCインターフェイス30の変換手段32はPLC信号の変換を行い、2つの通信手段34、54を介してPLC信号を搬送し、2つの通信手段34、54は異なっていてもよく、構成56の製品30、30’の場所に応じて着信ユニット52またはリレー4に接続するように選択される。
マスター・インターフェイス30’ではなく第1のインターフェイス30に加えられたインピーダンス50に関する限り、一実施形態は、主線路36の2つの別個の枝路58、60への2つの入力にインターフェイス30の電力供給入力システム38を形成することに関する。第1の枝路58すなわち単純な線路は、第1の低インピーダンス入力すなわち概して標準のインピーダンスZ32に対応し、コントローラ52に接続される中央PLC製品30’で使用されることになる。第2の枝路60はインピーダンス整合デバイス50を備え、この高インピーダンス入力(Z32+Z50)は本発明によるモジュール28で使用される。PLCインターフェイス30がモータ・スタータ4のインピーダンス整合デバイス40をさらに備えると、補助線路44の接続46は、第2の枝路60上で、入力システム38とインピーダンス50との間で行われる。
本実施形態は、様々な接続モード、様々なスター型接続構成、および様々な線路入力デバイス4に適応させるためにPLCインターフェイス30の主電力線36の入力枝路58、60の数を増加させることによって細かく調節することができる。
別の実施形態によれば、多数のPLCインターフェイスの並列接続に関係するインピーダンス整合は、本発明による追加インピーダンスが調節可能な値を有する製品を実装する構成56のインストレーションによって最適化される。次に、追加インピーダンスの値Zは、PLC線路のトポロジー(p、q)のタイプ、および/または線路に接続されたインターフェイスの数p×qおよび/または線路上に接続されるインターフェイスの場所i、jに応じて選ぶことができる。
本発明によるモジュール128の第2の実施形態が図4に示され、参照番号は第1の実施形態と比較して100だけ増やされている。繰り返すが、PLCインターフェイス130は、線路スタータ・デバイス104のマスターとしてまたはコンバータとして使用することができる。それは有利には線路入力デバイス104の固定または可変インピーダンス整合デバイス140をもつ補助電力線144を備える。PLCインターフェイス130は、可変インピーダンス・デバイス150が接続されるPLCコンバータ/受信器132の主電力線136を備え、そのデバイス150のインピーダンスは2つの値、特に零と最大値との間で調節され得る。調節は、例えばポテンショメータ・タイプの調節手段による手動とすることができ、または設定値によりインピーダンス値Z150を調節する電子手段162を用いてソフトウェア・プログラミングによって行うことができる。
有利な選択肢によれば、インピーダンスZ150の最適された値が前記電子調節手段162の記憶装置に記憶される。電子調節手段162は、特に、制御・モニタリング・ユニット152の一部を形成することができる。調節されるべきインピーダンスZ150の設定値は計算することができる。代わりに、特に、構成156が複雑な場合、システム106、120の形状が画定された後、「値の表」が、測定で学習することによって、またはPLC線路シミュレーション・ツールによるシミュレーションによって作成および記憶され得る。次に、インストレーションが行われるとき、最適化されたインピーダンス値Z150のパラメータがPLCインターフェイス130に設定される。
有利な選択肢によれば、本発明によるiMCC120に在る第1のPLCインターフェイス130の様々なインピーダンス150の整合は、本発明によるモジュール128のインストレーション・フェーズ中に製品ごとに自動的に調節することによって細かく調節される。その結果、制御・モニタリング構成156は各モジュール128を連続的に接続することによって設定される。新しいインターフェイス130n+1をn個のモジュール128(したがって、線路106上の低故障インピーダンス製品)からなるパネル120に接続することによるPLC信号の付加的減衰は十分に弱く、データはPLCによって通信され得る。
特に、そのようなインストレーション・アルゴリズムでは、例えば着信ユニット152の一部を形成する電子調節手段162は、パネル20中のモジュール28の番号i・jを含む部分的構成に対応して、または各モジュールの場所(i、j)間を区別することによって、値の表を記憶する。代わりに、システムが記憶装置のシミュレーション・アルゴリズムによって進化するとき、電子調節手段162に記憶された値は補充され得る。例えば、最適化された値Z150でインストールされたn個のモジュール128からなる部分的パネルが考慮される場合、
新しいモジュール128n+1が、例えば同報通信中に集中制御パネル120のインストレーション・アルゴリズムによって(すなわち、ネットワーク上にインベントリを確立するための要請によって)検知されると、決定手段、例えばアルゴリズムは記憶装置中のn+1個のモジュール128に対する様々なインピーダンスZ’150の中の最適値を探索し、
次に、このように決定されたインピーダンスZ’150のn+1個の最適化された値がモジュール1281→n+1の全部の組の各PLCインターフェイス130iに送られ、それに応じて自己調節によってインピーダンスが変更される。新しいインターフェイス130が接続されるごとに、このプロセスが繰り返される。段階的に、1つずつモジュール128を加えることによって、全体のiMCC120は最適に形成される。
新しいモジュール128n+1が、例えば同報通信中に集中制御パネル120のインストレーション・アルゴリズムによって(すなわち、ネットワーク上にインベントリを確立するための要請によって)検知されると、決定手段、例えばアルゴリズムは記憶装置中のn+1個のモジュール128に対する様々なインピーダンスZ’150の中の最適値を探索し、
次に、このように決定されたインピーダンスZ’150のn+1個の最適化された値がモジュール1281→n+1の全部の組の各PLCインターフェイス130iに送られ、それに応じて自己調節によってインピーダンスが変更される。新しいインターフェイス130が接続されるごとに、このプロセスが繰り返される。段階的に、1つずつモジュール128を加えることによって、全体のiMCC120は最適に形成される。
iMCC120の起動時およびインストレーション時に満足な結果が与えられるが、インピーダンスZ150の決定および調節を行うためのこのアルゴリズムは、iMCC120のPLCインターフェイス130またはモジュール128の変更を含むメンテナンス操作または修理操作用には最適化されていない。次に、インピーダンスZ150のインストレーション・最適化フェーズを通して1つずつ戻ることが必要となり、これは生産プロセスの中断をもたらし、それはiMCC適用にとって極端にはペナルティが課せられ予見不可能であることさえあり得る。
この欠点を克服するために、変更されたアルゴリズムが決定手段によって設定され、例えば、生産モードの走査プロセスで統合され得る。データの常時交換が、実際には、線路スタータ・デバイス104をモニタし制御する(特に200msごとに)ために着信ユニット152とPLC変換/受信デバイス132との間で行われる。同報通信要請がこれらの交換に加えられ、要請は並列にまたは随時システムの全体について問い合わせ、線路106上のPLCインターフェイス130への別の構成156があるかどうか調べる。繰り返すが、交換の速度は構成156の小さい変更を伴い、生じたPLC信号は強く減衰されず、必要なデータを送信することができる。この場合、生産モードの走査プロセスおよび前述の自動的インピーダンス調節プロセスは、自動的インピーダンス調節プロセスが終了するまでの時間内に組み合わせられる。
特に、このアルゴリズムの使用から生じる方法の好ましい実施形態によれば、以下の連続するステップが行われる。
1)着信ユニット152は、生産モードの標準プロセスに従って、様々なPLCインターフェイス130をもつ線路スタータ・デバイス104の制御・モニタリング要請を設定し、着信ユニット152は線路106に接続されたPLCインターフェイス130のインベントリを設定するために追加要請を送る。
2)着信ユニット152のアルゴリズムは、制御・モニタリング要請への応答を分析し、生産モードの標準プロセスに従って線路スタータ・デバイス104のコマンドを調節する。
3)アルゴリズムは応答の数を数えて、線路106に接続されたPLCインターフェイス130の数nを書き留める。
4)ステップ3)で数えられたPLCインターフェイス130の数nが、前の要請がなされたとき数えられたPLCインターフェイス130の数nと同一である場合、着信ユニット152はステップ1)におけるような要請を再開する。
5)ステップ3)で数えられたPLCインターフェイス130の数nが、前の要請がなされたとき数えられたPLCインターフェイス130の数と異なる場合、
5a 調節手段162のアルゴリズム決定手段は、n個のPLCインターフェイス130に対する値の表の中で最適化されたインピーダンス値Z150を探索し、
5b 最適化された値Z’150がPLCインターフェイスの各々に送られ、n個のPLCインターフェイス130の各々のインピーダンス150の局所自己調節が最適化された値に従って行われ、
5c 着信ユニット152は第1のステップ1)におけるような要請を再開する。
繰り返すが、ステップ1)で、インターフェイスのインベントリはPLCインターフェイス130i、jの個々のアドレス指定に関係する移送を含むことができ、ステップ5)は線路106上のモジュール128の位置(i、j)に従ってさらにインピーダンスZ’150を最適化するように場所間の比較を含むことができる。インピーダンス決定手段および調節手段162は、さらにスター型構成156に第2のインターフェイスを考慮することができ、例えば第2のインターフェイスに零インピーダンスZ150を割り当てない。
1)着信ユニット152は、生産モードの標準プロセスに従って、様々なPLCインターフェイス130をもつ線路スタータ・デバイス104の制御・モニタリング要請を設定し、着信ユニット152は線路106に接続されたPLCインターフェイス130のインベントリを設定するために追加要請を送る。
2)着信ユニット152のアルゴリズムは、制御・モニタリング要請への応答を分析し、生産モードの標準プロセスに従って線路スタータ・デバイス104のコマンドを調節する。
3)アルゴリズムは応答の数を数えて、線路106に接続されたPLCインターフェイス130の数nを書き留める。
4)ステップ3)で数えられたPLCインターフェイス130の数nが、前の要請がなされたとき数えられたPLCインターフェイス130の数nと同一である場合、着信ユニット152はステップ1)におけるような要請を再開する。
5)ステップ3)で数えられたPLCインターフェイス130の数nが、前の要請がなされたとき数えられたPLCインターフェイス130の数と異なる場合、
5a 調節手段162のアルゴリズム決定手段は、n個のPLCインターフェイス130に対する値の表の中で最適化されたインピーダンス値Z150を探索し、
5b 最適化された値Z’150がPLCインターフェイスの各々に送られ、n個のPLCインターフェイス130の各々のインピーダンス150の局所自己調節が最適化された値に従って行われ、
5c 着信ユニット152は第1のステップ1)におけるような要請を再開する。
繰り返すが、ステップ1)で、インターフェイスのインベントリはPLCインターフェイス130i、jの個々のアドレス指定に関係する移送を含むことができ、ステップ5)は線路106上のモジュール128の位置(i、j)に従ってさらにインピーダンスZ’150を最適化するように場所間の比較を含むことができる。インピーダンス決定手段および調節手段162は、さらにスター型構成156に第2のインターフェイスを考慮することができ、例えば第2のインターフェイスに零インピーダンスZ150を割り当てない。
このように、本発明によれば、PLC通信システムのインピーダンス整合は、各システム構成に対するiMCCの特定の使用に向けて最適化される。したがって、PLC通信の使用が、信頼性が必須なこの用途において可能になる。
したがって、本発明によって提供される解決策の結果、知的モータ制御センタでPLC技術を利用することが可能である。特に、インピーダンス整合を備えた電気パネルの電力線通信(ダクト中の高周波伝搬)は、互いに近接する多数のiMCCを与える大きい敷地、および無線通信またはWLAN(無線ローカル・エリア・ネットワーク)通信に対して干渉を生成する幾何配置に十分に適する。
さらに、いかなる電力供給分配システム(チェイニング、分岐、...直流または交流)でも、および使用されるいかなるタイプの電力供給ケーブル(標準ケーブルまたは電線、遮蔽線、補助被覆システム、...)でも、PLC解決策は予見することができ有利である。特に、付加的インピーダンスのインストールおよびそれらの既存のパネルへの適応はいかなる問題も引き起こさず、従来の非通信パネルからiMCCパネルになることが可能である。同様の結果のために完全な再構築または置替えをすることなしに修復が本発明による原理によって可能になる。
1 モータ
2 iMCC型パネル
2’ パネル
4 線路スタータ・デバイス
4’ 電子式リレー
4j スタータ
6 電力線
6’ 電力供給線路
8 通信バス
10 コントローラ
10’ コントローラ
12 イーサネット接続
14 イーサネット・コンバータ
16 共通スイッチ
20 iMCC
20i 段
22 PLCデバイス
22’ PLC受信器
24 PLC信号
24’ PLC信号
26 電力線マスター・デバイス
28 モジュール
28q モジュール
30 PLCインターフェイス
30’ 搬送電流インターフェイス
32 変換手段
32’ 信号変換手段
34 通信手段
36 主電力線
38 電力入力システム
40 インピーダンス整合デバイス
42 電力供給部
44 補助電力線
46 入力
48 出力
50 インピーダンス整合デバイス
52 着信制御・モニタリング・ユニット
54 通信手段
56 モニタリング構成
58 枝路
60 枝路
104 線路スタータ・デバイス
106 線路
120 iMCC
128 モジュール
130 PLCインターフェイス
132 PLCコンバータ/受信器
134 通信手段
136 主電力線
140 インピーダンス整合デバイス
144 補助電力線
150 可変インピーダンス・デバイス
152 制御・モニタリング・ユニット
156 構成
162 電子手段
2 iMCC型パネル
2’ パネル
4 線路スタータ・デバイス
4’ 電子式リレー
4j スタータ
6 電力線
6’ 電力供給線路
8 通信バス
10 コントローラ
10’ コントローラ
12 イーサネット接続
14 イーサネット・コンバータ
16 共通スイッチ
20 iMCC
20i 段
22 PLCデバイス
22’ PLC受信器
24 PLC信号
24’ PLC信号
26 電力線マスター・デバイス
28 モジュール
28q モジュール
30 PLCインターフェイス
30’ 搬送電流インターフェイス
32 変換手段
32’ 信号変換手段
34 通信手段
36 主電力線
38 電力入力システム
40 インピーダンス整合デバイス
42 電力供給部
44 補助電力線
46 入力
48 出力
50 インピーダンス整合デバイス
52 着信制御・モニタリング・ユニット
54 通信手段
56 モニタリング構成
58 枝路
60 枝路
104 線路スタータ・デバイス
106 線路
120 iMCC
128 モジュール
130 PLCインターフェイス
132 PLCコンバータ/受信器
134 通信手段
136 主電力線
140 インピーダンス整合デバイス
144 補助電力線
150 可変インピーダンス・デバイス
152 制御・モニタリング・ユニット
156 構成
162 電子手段
Claims (15)
- パネル(20,120)での使用に好適な制御・モニタリング・モジュール(28,128)であって、
電力供給部(6,106)の第1の入力システム(38)を備える搬送電流インタフェース(30,130)と、
電力供給入力(6,106)を備える線路スタータ・デバイスと、
前記線路スタータ・デバイス(4,104)と前記搬送電流インタフェース(30,130)との間で第1のプロトコルによりデータを送信するために、前記2つのものの間に接続され得る第1の通信手段(34,134)と
を備え、
前記搬送電流インタフェース(30,130)が、前記第1の通信手段(34,134)と、前記第1の入力システム(38)に接続された電力線(36,136)それ自体とに接続された信号変換/受信デバイス(32,132)を備え、
前記デバイス(32,132)が、前記第1のプロトコルから前記第1の通信手段(34,134)中を通過する前記データを、前記電力線(36,136)を介して通過することができる典型的搬送電流信号に、および逆に変形することができ、
前記搬送電流インタフェース(30,130)が、互いに異なる少なくとも第1の値および第2の値をとることができるインピーダンスを有するように、前記搬送電流インタフェース(30,130)の前記電力線(36,136)がインピーダンス整合手段(50,150)を備えることを特徴とする制御・モニタリング・モジュール。 - 前記搬送電流インタフェース(30)の前記第1の入力システム(38)が少なくとも2つの別個の入力を含み、前記電力線(36)が枝路(58,60)によって前記入力の各々に接続され、各枝路(58,60)のインピーダンスが異なる、請求項1に記載のモジュール。
- 前記インピーダンス整合手段が、前記搬送電流インタフェース(130)の前記電力線(136)のインピーダンスを調節するためのデバイス(150)を備える、請求項1または2に記載のモジュール。
- 前記搬送電流インタフェース(30,130)が、入力(46)と、前記線路スタータ・デバイス(4,104)の前記電力供給入力に接続されるように設計された出力(48)との間に補助電力線(44,144)を備え、前記補助電力線(44,144)がインピーダンス整合デバイス(40,140)を備える、請求項1から3の一項に記載のモジュール。
- 前記信号変換/受信デバイス(32,132)は第2の通信手段(54,154)に接続することができ、前記第2の通信手段(54,154)中を通過する前記データを、前記電力線(6,106)を介して通過することができる典型的搬送電流信号に、および逆に変形することができる、請求項1から4の一項に記載のモジュール。
- 前記線路スタータ・デバイス(4,104)がモータを制御することができる、請求項1から5の一項に記載のモジュール。
- 請求項1から6の一項に記載の複数のモジュール(28,128)を備える集中制御パネル(20,120)であって、前記モジュール(28,128)が各変換・受信デバイス(32,132)の前記搬送電流信号が通過することができる同一の電力線(6,106)に接続される集中制御パネル。
- 前記共通電力線(6,106)に接続され、前記線路スタータ・デバイス(4,104)をモニタし制御するために前記線(6,106)上の搬送電流信号を受信し送信することができる着信ユニット(52,152)に関連する、請求項7に記載の集中制御パネル。
- 前記制御パネル(20,120)の前記モジュール(28,128)の前記電力線(6,106)に接続され、通信手段(54,154)に接続され、前記電力線(6,106)を介して通過することができる前記典型的搬送電流信号を前記通信手段(54,154)中を通過するデータに変形することができる変換・受信デバイス(32’、132)を備える少なくとも1つの第2の搬送電流インタフェース(30’,130)をさらに備える、請求項7に記載の集中制御パネル。
- 前記第2の搬送電流インタフェース(30’,130)の前記通信手段(54,154)に接続され、前記線路スタータ・デバイス(4,104)をモニタし制御するために前記通信手段(54,154)を介して通信することができる着信ユニット(52,152)に関連する、請求項9に記載の集中制御パネル。
- 前記搬送電流インタフェース(30,30’,130)が全て同一である、請求項7から10の一項に記載の集中制御パネル。
- 前記制御パネル(120)の前記モジュール(128)の前記インピーダンス整合手段が2つの値の間の調節可能なインピーダンスのデバイス(150)を備え、前記制御パネル構成に応じて最適インピーダンスの値を与える電子手段(162)の記憶装置に基づいて前記調節可能なインピーダンスの値(Z150)を調節するための電子手段(162)をさらに備える、請求項7から11の一項に記載の集中制御パネル。
- 請求項7から12の一項に記載の集中制御パネル(120)のインピーダンスを調節する方法であって、前記制御パネル(120)の前記モジュール(128)の前記インピーダンス整合手段が調節可能なインピーダンス・デバイス(150)を備え、
搬送電流インタフェース(130)の数を決定することを含めて前記制御パネル(120)の前記構成を決定することと、
前記構成用に電力線搬送電流による伝送に対して前記インターフェイス(130)の最適インピーダンス値を決定することと、
全ての前記調節可能なインピーダンス・デバイス(150)のインピーダンスを決定された最適値(Z'150)に調節することと
を含む方法。 - 前記制御パネル(120)の前記モジュール(128)の連続並列接続による請求項12に記載の制御パネル(120)の自動インストレーション方法であって、前記制御パネル(120)のモジュール(128)をインストールすることと、前記インストールされた構成用に、搬送電流による伝送用に前記インターフェイス(130)の最適インピーダンス値を前記電子手段(162)によって決定することと、前記電子手段によって、全ての前記調節可能なインピーダンス・デバイス(150)のインピーダンスを前記決定された最適値(Z'150)に調節することと、前記制御パネル(120)の新しいモジュール(128)をインストールすることによって前記方法を繰り返すこととを含む方法。
- 請求項12に記載の制御パネル(120)のインピーダンスの走査および調節を行う方法であって、
前記インターフェイス(130)をもつ前記線路スタータ・デバイス(104)の制御・モニタリング要請、およびインターフェイス(130)の数(n)を決定するための要請を設定する第1のステップと、
前記決定要請がなされるとき決定されたインターフェイスの数がインターフェイスの先に決定された数と異なる場合、全ての前記調節可能なインピーダンス・デバイス(150)のインピーダンスを電子手段(162)によって調節する第2のステップと、
前記走査および調節の方法を繰り返すことと
を含む方法。
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