DE102013212954A1

DE102013212954A1 - Verfahren zur Adressierung der Teilnehmer eines Bussystems

Info

Publication number: DE102013212954A1
Application number: DE102013212954.8A
Authority: DE
Inventors: Jörg Hartzsch
Original assignee: Elmos Semiconductor SE
Current assignee: Elmos Semiconductor SE
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2015-01-08

Abstract

Bei dem Verfahren zur Adressierung der Teilnehmer eines Bussystem mit einer zweiadrigen Busleitung zur Spannungsversorgung der Teilnehmer und zur Kommunikation der Teilnehmer untereinander und/oder mit einer oder mehreren Steuereinheiten des Bussystems wird eine der Leitungen (10) des Bussystems pro Teilnehmer (14') aufgetrennt und beidseitig der Unterbrechung (18) über jeweils eine Abzweigleitung zum Teilnehmer (14') geführt. In einer der beiden miteinander verbundenen Abzweigleitungen (20) wird ein einen Spannungsabfall erzeugendes Spannungsabfall-Bauteil (22) geschaltet oder es wird zwischen den beiden Abzweigleitungen (20) ein einen Spannungsabfall erzeugendes Spannungsabfall-Bauteil (22) geschaltet, wobei das Spannungsabfall-Bauteil (22) dem Teilnehmer (14') zugeordnet ist bzw. wird. Parallel zu jedem Spannungsabfall-Bauteil (22) ist ein von mindestens einer Steuereinheit (12, 16) und/oder dem betreffenden Teilnehmer (14') steuerbarer Schalter (24) zur Überbrückung des Spannungsabfall-Bauteils (22) angeordnet. Zur Vorbereitung einer Adressierung werden die Schalter (24) sämtlicher Spannungsabfall-Bauteile (22) geöffnet. In mehreren Adressierungszyklen werden seitens der Steuereinheit (12, 16) und/oder einer der Steuereinheiten (12, 16) des Bussystems denjenigen Teilnehmern (14'), die an die mit der betreffenden Steuereinheit (12, 16) verbundene Busleitung (10) angeschlossen sind, Adressen zugeordnet, indem der bezüglich seiner Verschaltung mit dieser Busleitung (10) jeweils am weitesten von der besagten Steuereinheit (12, 16) entfernt an die Busleitung (10) angeschlossene Teilnehmer (14') elektrisch identifiziert und diesem Teilnehmer (14') eine Adresse zugeordnet wird, wobei ein identifizierter Teilnehmer (14') durch Schließen des Schalters (24) des ihm zugeordneten Spannungsabfall-Bauteils (22) an weiteren Adressierungszyklen nicht mehr teilnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adressierung der Teilnehmer eines Bussystems, das eine zweiadrige Busleitung für die Spannungsversorgung der Teilnehmer und für die Kommunikation der Teilnehmer untereinander und/oder mit einer oder mehreren Steuereinheiten des Bussystems aufweist.
Insbesondere im Industrie-Bereich und für Gebäude existieren Bussysteme, die über eine zweiadrige Busleitung sowohl für die Spannungsversorgung der Teilnehmer als auch für deren Kommunikation sorgen. Beispiele für derartige Zwei-Draht-Bussysteme sind EIB und KNX. Bei diesen bzw. ähnlichen Bussystemen erfolgt die Zuweisung einer Adresse an einen Teilnehmer des Bussystems üblicherweise derart, dass am Teilnehmer ein Taster, Schalter oder Ähnliches manuell gedrückt wird und danach oder davor eine Information vom Master (Steuereinheit) über den Bus versendet wird, die demjenigen Teilnehmer, dessen Taster, Schalter oder Ähnliches gedrückt wurde, eine bestimmte Adresse im System zuweist. Dazu ist es notwendig, dass die Person, die befugt ist, Adressen zuzuweisen, Zugang zu den einzelnen Teilnehmern hat; oder es existiert ein Vertreter vor Ort. Diese Einschränkungen können unter Umständen von signifikantem Nachteil sein, und zwar je nach Art und Größe des Gebäudes sowie Komplexität des Kabelplans.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Adressierung der Teilnehmer eines Bussystems mit einer Zwei-Draht-Leitung für die Spannungsversorgung und die Kommunikation anzugeben, welches in der Lage ist, einen zu adressierenden Teilnehmer in der Topologie des gesamten Bussystems zu identifizieren, ohne dass die Anwesenheit einer Person "vor Ort" erforderlich ist. Der Gebäude-Verdrahtungsplan soll dabei ausreichend sein, um eine derartige Systemkonfiguration vornehmen zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Adressierung der Teilnehmer eines Bussystem mit einer zweiadrigen Busleitung zur Spannungsversorgung der Teilnehmer und zur Kommunikation der Teilnehmer untereinander und/oder mit einer oder mehreren Steuereinheiten des Bussystems vorgeschlagen, wobei bei dem Verfahren

– eine der Leitungen des Bussystems pro Teilnehmer aufgetrennt wird bzw. ist und beidseitig der Unterbrechung über jeweils eine Abzweigleitung zum Teilnehmer geführt ist,
– in einer der beiden miteinander verbundenen Abzweigleitungen ein einen Spannungsabfall erzeugendes Spannungsabfall-Bauteil oder zwischen den beiden Abzweigleitungen ein einen Spannungsabfall erzeugendes Spannungsabfall-Bauteil geschaltet ist, wobei das Spannungsabfall-Bauteil dem Teilnehmer zugeordnet ist bzw. wird,
– parallel zu jedem Spannungsabfall-Bauteil ein von mindestens einer Steuereinheit und/oder dem betreffenden Teilnehmer steuerbarer Schalter zur Überbrückung des Spannungsabfall-Bauteils angeordnet ist,
– zur Vorbereitung einer Adressierung die Schalter sämtlicher Spannungsabfallbauteile geöffnet werden und
– in mehreren Adressierungszyklen von der Steuereinheit und/oder einer der Steuereinheiten des Bussystems denjenigen Teilnehmern, die an die mit der betreffenden Steuereinheit verbundene Busleitung angeschlossen sind, Adressen zugeordnet werden, indem der bezüglich seiner Verschaltung mit dieser Busleitung jeweils am weitesten von der besagten Steuereinheit entfernt an die Busleitung angeschlossene Teilnehmer elektrisch identifiziert und diesem Teilnehmer eine Adresse zugeordnet wird, wobei ein identifizierter Teilnehmer durch Schließen des Schalters des ihm zugeordneten Spannungsabfallbauteils an weiteren Adressierungszyklen nicht mehr teilnimmt.

Erfindungsgemäß werden die mit der Busleitung verbundenen Teilnehmer für die Zwecke einer Autoadressierung insoweit in Serie geschaltet, als ihnen in Serie geschaltete Spannungsabfall-Bauteile zugeordnet werden. Dies gilt pro Strang bzw. Abzweigstrang des Bussystems bzw. pro Ringleitung des Bussystems (sofern derartige Leitungen vorhanden sind). Um dies schaltungstechnisch realisieren zu können, wird eine der beiden Busleitungen pro Teilnehmer aufgetrennt, um zwischen die beiden Enden der Busleitung an der Auftrennstelle ein einen Spannungsabfall erzeugendes Spannungsabfall-Bauteil zu schalten. Dieses Spannungsabfall-Bauteil lässt sich im Bedarfsfalle durch einen steuerbaren Schalter überbrücken, der demzufolge parallel zum Spannungsabfall-Bauteil geschaltet ist. Die Ansteuerung dieses Schalters erfolgt entweder durch den besagten Teilnehmer oder aber durch eine oder mehrere der Steuereinheiten des Bussystems.
Im Normalfall des Bussystems, also bei adressierten Teilnehmern, sind sämtliche Überbrückungsschalter geschlossen, was den Vorteil hat, dass nun über den Spannunngsabfall-Bauteilen keine Spannungen abfallen und damit auch noch die am weitesten entfernt von einem Spannungsversorgungsmodul bzw. einer Steuereinheit des Bussystems angeschlossenen Teilnehmer in ausreichender Weise mit elektrischer Energie versorgt werden können.
Zur Vorbereitung einer Adressierung werden sämtliche Überbrückungsschalter geöffnet. Nun lässt sich bspw. durch Einspeisen von Identifikationsströmen einer der Teilnehmer, die an der von einer Steuereinheit ausgehenden Busleitung angeschlossen sind, identifizieren, und zwar bspw. über die Größe des Spannungsabfalls, die über seinem Spannungsabfall-Bauteil abfällt, oder aber dadurch, dass der schaltungstechnisch am weitesten entfernt von der Steuereinheit an die Busleitung angeschlossene Teilnehmer detektiert, dass über seinem Spannungsabfall-Bauteil keine Spannung abfällt (weil er der "letzte" Teilnehmer in dem betreffenden Busleitungszweig ist).
Es existieren mehrere Autoadressierungsverfahren, bei denen zum Zwecke der Adressierung in Reihe geschaltete Busteilnehmer in einem Schritt oder sequentiell in mehreren Schritten identifiziert werden. Ein identifizierter Teilnehmer nimmt dann an den folgenden Adressierungszyklen nicht mehr teil. Beispiele für Autoadressierungsverfahren, die sich erfindungsgemäß einsetzen lassen, sind beschrieben in DE 10 2010 026 431 B4 , DE 10 256 631 B4 , DE 10 147 512 B4 , EP 1 603 282 B1 , EP 1 298 851 B1 , US 2005 027 1077 A1 , US 7 590 140 B2 , WO 2003/094001 A1 und WO 2002/069149 A1 .
Wie oben bereits erwähnt, sind die Überbrückungsschalter im Normalbetrieb des Bussystems geschlossen, werden also lediglich bei der Adressierung benötigt. Moderne elektronische Schalter weisen einen derart geringen Einschaltwiderstand R_SDON auf, dass die Verlustenergie durch diese Schalter innerhalb des Bussystems vernachlässigbar ist. Darüber hinaus sei angemerkt, dass es nicht zwingend erforderlich ist, das Spannungsabfall-Bauteil als zum zugehörigen Überbrückungsschalter separates Bauteil auszuführen. Es ist bspw. möglich, den Überbrückungsschalter für die Zwecke der Erzeugung eines Spannungsabfalls bei der Adressierung in einen halbleitenden Zustand zu überführen, womit über den Überbrückungsschaltern ein Spannungsabfall erzeugt wird, der für die Zwecke der Identifikation im Zusammenhang mit der Adressvergabe und -zuordnung genutzt werden kann.
Einzelne Ausprägungen des Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
1A, 2A und 3A
Beispiele für Bussystem-Topologien gemäß bspw. EIB oder KNX in bekannter Form und Verschaltung und
1B, 2B und 3B
die erfindungsgemäß veränderte Verdrahtung/Verschaltung der Teilnehmer der Bussysteme gemäß den Beispielen nach den 1A, 2A bzw. 3A zur Ermöglichung einer Autoadressierung nach der Erfindung.
In den 1A, 2A und 3A sind drei Beispiele für Topologien von EIB- bzw. KNX-Bussystemen in herkömmlicher Form gezeigt, bei denen eine zweiadrige Busleitung 10 von einer Steuereinheit 12 ausgeht, die neben der Kommunikation auch für die Spannungsversorgung im Bussystem verantwortlich ist. Alternativ können die Kommunikationssteuerung und die Spannungsversorgung aber auch auf zwei getrennte, jeweils mit der zweiadrigen Busleitung 10 verbundene Einheiten aufgeteilt sein. Die einzelnen Teilnehmer 14 sind insoweit parallel zueinander verschaltet und mit der zweiadrigen Busleitung 10 verbunden. In 2A umfasst das Bussystem weitere (Unter-)Steuereinheiten 16, von denen wiederum zweiadrige Leitungen 10 mit daran angeschlossenen Teilnehmern 14 ausgehen. Die (Unter-)Steuereinheiten 16 sind über eine zweiadrige Busleitung 10 mit der (Haupt-)Steuereinheit 12 verbunden, mit der auch noch andere Teilnehmer 14 direkt verbunden sein können. In 3 ist die zweiadrige Busleitung 10 an beiden Enden mit der Steuereinheit 12 verbunden. An ihr sind wiederum die Teilnehmer 14 parallel zueinander angeschlossen.
1B zeigt nun das Verdrahtungsschema zur Adaption des Bussystems gemäß 1A zwecks automatischer Adressvergabe an die Teilnehmer 14. Eine der beiden Busleitungen weist pro Teilnehmer 14' eine Unterbrechung 18 auf, beidseitig derer Abzweigleitungen 20 zum Teilnehmer 14' führen. In diese Abzweigleitungen 20 ist ein Spannungsabfall-Bauteil 22 (in diesem Ausführungsbeispiel als Widerstand ausgeführt) geschaltet, zu dem parallel ein Überbrückungsschalter 24 liegt.
Die 2B und 3B zeigen die erfindungsgemäß angepassten Topologien der Bussysteme nach den 2A bzw. 3A.
Die Überbrückungsschalter 24 sind während der Adressvergabe bzw. der Adresszuordnung geöffnet und ansonsten geschlossen (bspw. beim Normalbetrieb des Bussystems). Durch die geöffneten Schalter sind dann die Teilnehmer 14' hinsichtlich ihrer Spannungsabfall-Bauteile 22 in Reihe geschaltet, so dass sich nun über die Größe des Spannungsabfalls (bei Einspeisung eines Identifikationsstroms) oder aber anhand der Tatsache, ob ein Teilnehmer einen Spannungsabfall detektiert oder nicht, eine (gleichzeitige) Identifikation der bzw. mehrerer Teilnehmer oder eine sequentielle Identifikation jeweils eines (anderen) der Teilnehmer möglich ist. Beispiele für die in diesem Zusammenhang einsetzbaren Adressierungsverfahren sind in den oben angegebenen Dokumenten beschrieben.
Bezugszeichenliste

10: Busleitung, Leitungen
12: Steuereinheit
14: Teilnehmer
14': Teilnehmer
16: Steuereinheit(en)
18: Unterbrechung
20: Abzweigleitungen
22: Spannungsabfall-Bauteil
24: Überbrückungsschalter

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

DE 102010026431 B4 [0008]
DE 10256631 B4 [0008]
DE 10147512 B4 [0008]
EP 1603282 B1 [0008]
EP 1298851 B1 [0008]
US 20050271077 A1 [0008]
US 7590140 B2 [0008]
WO 2003/094001 A1 [0008]
WO 2002/069149 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Adressierung der Teilnehmer eines Bussystem mit einer zweiadrigen Busleitung zur Spannungsversorgung der Teilnehmer und zur Kommunikation der Teilnehmer untereinander und/oder mit einer oder mehreren Steuereinheiten des Bussystems, wobei bei dem Verfahren – eine der Leitungen (10) des Bussystems pro Teilnehmer (14') aufgetrennt wird bzw. ist und beidseitig der Unterbrechung (18) über jeweils eine Abzweigleitung zum Teilnehmer (14') geführt ist, – in einer der beiden miteinander verbundenen Abzweigleitungen (20) ein einen Spannungsabfall erzeugendes Spannungsabfall-Bauteil (22) oder zwischen den beiden Abzweigleitungen (20) ein einen Spannungsabfall erzeugendes Spannungsabfall-Bauteil (22) geschaltet ist, wobei das Spannungsabfall-Bauteil (22) dem Teilnehmer (14') zugeordnet ist bzw. wird, – parallel zu jedem Spannungsabfall-Bauteil (22) ein von mindestens einer Steuereinheit (12, 16) und/oder dem betreffenden Teilnehmer (14') steuerbarer Schalter (24) zur Überbrückung des Spannungsabfall-Bauteils (22) angeordnet ist, – zur Vorbereitung einer Adressierung die Schalter (24) sämtlicher Spannungsabfall-Bauteile (22) geöffnet werden und – in mehreren Adressierungszyklen von der Steuereinheit (12, 16) und/oder einer der Steuereinheiten (12, 16) des Bussystems denjenigen Teilnehmern (14'), die an die mit der betreffenden Steuereinheit (12, 16) verbundene Busleitung (10) angeschlossen sind, Adressen zugeordnet werden, indem der bezüglich seiner Verschaltung mit dieser Busleitung (10) jeweils am weitesten von der besagten Steuereinheit (12, 16) entfernt an die Busleitung (10) angeschlossene Teilnehmer (14') elektrisch identifiziert und diesem Teilnehmer (14') eine Adresse zugeordnet wird, wobei ein identifizierter Teilnehmer (14') durch Schließen des Schalters (24) des ihm zugeordneten Spannungsabfall-Bauteils (22) an weiteren Adressierungszyklen nicht mehr teilnimmt.
Verfahren zur Adressierung der Teilnehmer eines Bussystems nach Anspruch 1 mit einer zweiadrigen Busleitung (10) zur Spannungsversorgung der Teilnehmer (14') und zur Kommunikation der Teilnehmer (14') untereinander und/oder mit einer oder mehreren Steuereinheiten (12, 16), wobei die Busleitung (10) mindestens einen Hauptbus mit einem Hauptbus-Master als Steuereinheit und mindestens einen Abzweig als Subbus mit einem Subbus-Master als Steuereinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Autoadressierung angewendet wird auf den mindestens einen der Hauptbusse und/oder mindestens einen der Subbusse, wobei bei Anwendung der Autoadressierung auf den Hauptbus mindestens ein Subbus-Master oder jeder Subbus-Master seine Adresse erhält und bei Anwendung der Autoadressierung auf einen Subbus dessen Subbus-Master für diesen Subbus die Autoadressierung auf Veranlassung eines Hauptbus-Masters oder aufgrund von Systembedingungen ggf. bedarfsweise selbstständig durchführt.
Verfahren zur Adressierung der Teilnehmer eines Bussystems nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (24) bedarfsweise selbstleitend ausgeführt sind.
Verfahren zur Adressierung der Teilnehmer eines Bussystems nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsabfall-Bauteile (22) entfallen, und zwar mit einer Modifikation des Verfahrens insoweit, als ausgehend von der Situation, in der sämtliche Schalter (24) geschlossen sind, zunächst sämtliche Teilnehmer (14') den Befehl zum Öffnen ihrer Schalter (24) erhalten sowie ggf. diese Information in einem insbesondere nichtflüchtigen Speicher ablegen, womit sämtliche Teilnehmer (14') mit Ausnahme des am nächsten zur Steuereinheit (12, 16) angeordneten ersten Teilnehmers (14') aufgrund einer in Folge ihrer geöffneten Schalter (24) fehlenden Spannungsversorgung unversorgt sind oder auf andere Weise feststellen, dass lediglich der erste Teilnehmer (14') für eine Adressierung vorbereitet ist, und somit der erste Teilnehmer (14') als erster identifizierbar und ihm eine Adresse zugeordnet werden kann, wobei in einer zweiten Phase der Adressierung dieser erste Teilnehmer (14') seinen Schalter (24) schließt und damit nun der zweite Teilnehmer (14') mit Spannung versorgt wird bzw. feststellt, dass er der zur Steuereinheit (12, 16) nächstgelegene, noch nicht adressierte Teilnehmer (14') ist und somit in der zweiten Phase als zweiter Teilnehmer (14') identifizierbar ist und ihm eine Adresse zugeordnet werden kann, wobei die Prozedur bis zum letzten Teilnehmer (14') fortgesetzt wird.
Verwendung des Verfahrens zur Adressierung der Teilnehmer eines Bussystems nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es als zur üblichen Adressvergabe redundantes Verfahren eingesetzt wird und dazu dient, ausgewählten, klassisch generierten Adressen jeweils eine Positionsinformation zuzuordnen, wobei über sich wiederholende Autoadressierungen eine Aussage über die Integrität des Verdrahtungsnetzes und damit Bedarfsweise eine Aussage über eine mögliche nicht legitimierte Beeinflussung des Verdrahtungsnetzes getroffen wird, wobei das Bussystem automatische Verhaltensweisen der Gebäudeautomatisierung initiiert, zu denen Bedarfsweise auch eine automatische Warnmeldung an Sicherheitskräfte gehört, die Bedarfsweise über mindestens eine der folgenden Einrichtungen erfolgt: Telefon, Netzwerke, Internet, Funk, Mobilfunk, Lichtsignal, akustischer Signalgeber und/oder Vibrationsgeber.