DE102007044816B3

DE102007044816B3 - Verfahren zum Betrieb eines Bussystems

Info

Publication number: DE102007044816B3
Application number: DE102007044816A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Inf. Franzen; Thomas Dipl.-Ing. Großen; Frank Schubert; Volker Dipl.-Ing. Grosch
Original assignee: Insta Elektro GmbH and Co KG
Current assignee: Insta GmbH
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2027-09-21
Also published as: WO2009040298A1

Abstract

Ein Bussystem umfasst ein Steuergerät 1 sowie einen vom Steuergerät 1 ausgehenden Bus 5 mit einer Signalübertragungseinrichtung. Der Bus 5 umfasst wenigstens zwei über Busankopplungspunkte 6, 7 mit der Signalübertragungseinrichtung 2 des Busses 5 verbundene Busteilnehmer 3, 4. Das Bussystem umfasst des Weiteren einen vom Steuergerät ausgehenden zweiten, als Strukturbus ausgebildeten Bus 12, der mit den Busteilnehmern 3, 4 derart verbunden ist, dass diese basierend auf ihrer Anordnung im zweiten Bus 12 adressierbar sind. Bei einem Verfahren zum Betrieb eines einen Bus 5 umfassenden Bussystems werden zur Initialisierung des Busses 5 den Busteilnehmern 3, 4 mittels eines zweiten Busses 12 entsprechend ihrer physikalischen Anordnung in diesem Bus 12 individuelle Adressen zugewiesen. Bei einem Verfahren zum Betrieb eines einen Bus 5 umfassenden Bussystems dient zur Ausführung eines Energiesparmodus für das Bussystem ein zweiter Bus 12 zur Reaktivierung schlafender Busteilnehmer 3, 4 und/oder des Steuergeräts 1.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines einen ersten Bus und mehrere Busteilnehmer umfassenden Bussystems, bei dem die Busteilnehmer über einen von dem ersten Bus gesonderten unidirektionalen zweiten Bus in einer Reihenanordnung hintereinander geschaltet sind, wobei während der Initialisierung des Bussystems jeder Busteilnehmer in Richtung des Betriebs des zweiten Busses eine Nachricht an den in der Reihenanordnung nachgeschalteten Busteilnehmer sendet.
Bussysteme zur Kommunikation räumlich verteilter Systemkomponenten, etwa Aktoren, Sensoren und Steuergeräte sind bekannt. Verwendung finden Bussysteme beispielsweise in Fahrzeugen, in Systemen für die Bürokommunikation und im Bereich der Automatisierungstechnik. Zur Automatisierung der Gebäudetechnik werden Installationsbusse eingesetzt, wobei mittels eines Bussystems Haushaltsgeräte, Komponenten einer Alarmanlage und die Geräte zur Gebäudeheizung bzw. Klimatisierung zentral gesteuert und fernbedient werden können.
Die Steuerung lichttechnischer Geräte mittels eines Bussystems ermöglicht einem Benutzer, beispielsweise eine Vielzahl von Leuchtmitteln gleichzeitig zu steuern und mittels einer einzigen Schalterbedienung beispielsweise eine programmierte Beleuchtungsszene auszuwählen, für die für eine Vielzahl von Lampen eine vorbestimmte Helligkeit eingestellt wird, die einer typischen Nutzungssituation entspricht. Eine solche Beleuchtungssteuerung kann auch automatisiert vorgenommen werden, indem mit Helligkeitssensoren bestückte Busteilnehmer Sensordaten an das Steuergerät zurückliefern, das dann entsprechend seiner Programmierung die Gebäudebeleuchtung automatisch anpasst.
Beispiele für Bussysteme zur Steuerung von lichttechnischen Geräten sind das Steuerprotokoll DALI (Digital Addressable Lighting Interface), das vorzugsweise für die Bühnenbeleuchtung eingesetzte Steuerprotokoll DMX (Digital Multiplex) und der auf dem europäischen Installationsbus (EIB) aufbauende KNX-Standard. Jedes an einem solchen Bussystem angeschlossene lichttechnische Gerät umfasst neben dem eigentlichen Leuchtmittel bzw. dem lichttechnischen Sensor ein Betriebsmittel mit ei nem Busankoppler, durch den das jeweilige lichttechnische Gerät den Datenaustausch mit der Signalübertragungseinrichtung des Bussystems realisiert und das zugehörige digitale Protokoll ausführt.
Nachfolgend wird für die unterschiedlichen an den Bus angeschlossenen Geräte der Ausdruck „Busteilnehmer" verwendet, vorzugsweise sind dieses busfähige lichttechnische Geräte. Für einen solchen Busteilnehmer liegt eine Trennung der Stromversorgung und der Gerätesteuerung vor, sodass der Betriebszustand, etwa der Ein-/Aus-Zustand oder eine Dimmerstellung, für jeden Busteilnehmer individuell gesetzt werden kann.
Zum Ansprechen eines einzelnen Busteilnehmers ist es notwendig, diesem bei der Initialisierung eine eindeutige Adresse zuzuweisen. Im einfachsten Fall erfolgt dies durch die Einstellung von Codierschaltern am jeweiligen Teilnehmer. Dieser Vorgang kann aus Gründen der Zugänglichkeit der Codierschalter bzw. deren kleinen Baugröße aufwendig sein. Darüber hinaus stellt das Setzen von Codierschaltern eine mögliche Fehlerquelle bei der Systeminitialisierung dar.
Alternativ kann mit vorbestimmten Seriennummern oder Zufallsadressen gearbeitet werden, die der Busteilnehmer im Falle eines bidirektionalen Bussystems bei der Initialisierung an das Steuergerät melden kann. Ist diese Möglichkeit nicht gegeben, so muss eine Adresseingabe unmittelbar am Steuergerät vorgenommen werden, wodurch wiederum die Gefahr einer Falscheingabe besteht. Als Alternative zur Initialisierung wird in DE 199 09 646 A1 eine individuelle Adresszuweisung für einen Installationsbus zur Beleuchtungssteuerung offenbart. Dabei umfasst jeder an den Installationsbus angeschlossene Busteilnehmer ein Betriebsmittel und ein Leuchtmittel. Nach dem Anschluss an den Installationsbus wird der Kontakt zwischen Leuchtmittel und Betriebsmittel kurzzeitig getrennt. Durch diese Maßnahme wird der Busteilnehmer für das Steuergerät erkennbar ausgewählt, da bei einem nicht angeschlossenem Leuchtmittel das Betriebsmittel eine Nachricht über den Bus an das Steuergerät sendet. Während der Initialisierungsphase reagiert das Steuergerät daraufhin mit einer Adresszuweisung. Das voranstehend beschriebene Verfahren ist insbesondere bei der Inbetriebnahme größerer, örtlich verteilter Beleuchtungsinstallationen aufwendig.
Ein weiteres Initialisierungsverfahren wird durch die DE 44 22 215 A1 offenbart. Zu Beginn der Initialisierung weisen alle Busteilnehmer Ursprungsadressen auf, die keine Information bezüglich ihrer Anordnung oder Gruppierung umfassen. Diese Ursprungsadressen werden zunächst an das Steuergerät im Bussystem übermittelt. Daraufhin aktiviert das Steuergerät jedes der Busteilnehmer einzeln mit seiner Ursprungsadresse. Diese Aktivierung kann beispielsweise im Fall eines im Busteilnehmer vorgesehenen Leuchtmittels eine Änderung der Beleuchtungsstärke sein. An einem ausgewählten Busteilnehmer wird eine Überwachungsvorrichtung installiert, die im Fall einer Aktivierung eine Rückmeldung an das Steuergerät liefert. Für diesen Fall wird die Ursprungsadresse durch eine Betriebsadresse ersetzt, aus der sich die räumliche Anordnung bzw. die Eingruppierung des Busteilnehmers ablesen lässt. Diese Prozedur wird dann für jeden der anderen Busteilnehmer wiederholt, d. h. die Überwachungsvorrichtung wird dann jedes Mal neu platziert. Demnach ist auch dieses Initialisierungsverfahren insbesondere für räumlich ausgedehnte Installationsbussysteme in der Durchführung aufwendig.
Eine Alternative zur Vergabe individueller Adressen bei der Initialisierung besteht dann, wenn ein Busteilnehmer ausschließlich durch seine physikalische Positionierung im Bussystem adressiert werden kann. Dies ist für den Sonderfall eines Bussystems in Daisy-Chain-Anordnung gegeben, bei dem die Signalübertragungseinrichtung so ausgebildet ist, dass die Busteilnehmer in einer Reihenanordnung geschaltet sind. Hierunter wird eine spezielle Bustopologie verstanden, für die jeder Busteilnehmer einen Empfänger und einen Sender umfasst. Der Empfänger nimmt den Datenstrom der Signalübertragungseinrichtung auf, verarbeitet diesen, eventuell werden die Datenpakete modifiziert oder umgruppiert, bevor sie wiederum über den Sender an den nachfolgenden Busteilnehmer weitergeleitet werden. Demnach durchläuft der Datenstrom sukzessiv jeden Busteilnehmer in der Reihenanordnung. Daher ist es möglich, jeden einzelnen Busteilnehmer aufgrund seiner Position innerhalb der Reihenanordnung eindeutig zu identifizieren und zu selektieren. Ein Bussystem mit der voranstehend beschriebenen Reihenanordnung ist beispielsweise in EP 1 530 108 B1 offenbart. Nachteilig an einem Bussystem mit Daisy-Chain-Anordnung ist, dass bei Ausfall eines einzelnen Busteilnehmers die in der Reihenanordnung nachfolgenden Busteilnehmer aufgrund der Trennung im Bus mangels Ansteuerbarkeit ausfallen.
Ferner besteht die grundlegende Forderung bei Installations-Bussystemen, deren Energieverbrauch zu minimieren. Insbesondere komplex angelegte Bussysteme und die Summe der daran angeschlossenen Busteilnehmer weisen einen merklichen Stromverbrauch auf. Entsprechend wird vielfach ein Energiesparmodus vorgesehen, bei dem das Bussystem oder Teile des Bussystems bzw. die daran angeschlossenen Busteilnehmer in einen Schlafmodus übergehen. Um sicherzustellen, dass eine Bedienung durch einen Benutzer zu einer Steuerungsreaktion führt, ist es notwendig, wenigstens die Abfragefunktion der Bedienelemente regelmäßig aus dem Schlafmodus zu reaktivieren. Allerdings besteht bei längeren Schlafphasen die Problematik, dass ein Benutzer eine deutliche Verzögerung in der Abarbeitung einer Stellanforderung wahrnimmt, was nachteilig ist.
Aus DE 44 28 502 A1 ist ein Bussystem bekannt, umfassend ein Steuergerät sowie einen vom Steuergerät ausgehenden Bus mit einer Signalübertragungseinrichtung und wenigstens zwei über Busankopplungspunkte mit der Signalübertragungseinrichtung des Busses verbundene Busteilnehmer. Dem Bussystem ist ferner eine zweite Busleitung zugeordnet, die mit den Busteilnehmern derart verbunden ist, dass diese entsprechend ihrer physikalischen Anordnung in dieser weiteren Busleitung adressierbar sind. Hierdurch wird eine selbsttätige Adressvergabe an die Busteilnehmer entsprechend der jeweiligen Aktivierung der Ein- und Ausgänge der einzelnen Busteilnehmer vorgenommen.
Prinzipiell gleichartig aufgebaute Bussysteme, wie in DE 44 28 502 A1 beschrieben, sind auch aus DE 197 56 564 A1 sowie EP 1 284 556 A1 bekannt. Letztgenanntes Dokument offenbart zudem die Vornahme einer Rückmeldung einer individuellen Adressenvergabe eines neu adressierten Busteilnehmers auf dem ersten Bus an das Steuergerät.
Eine automatische Adressierung einzelner Busteilnehmer während der Initialisierung eines Bussystems wird in DE 10 2004 052 075 A1 beschrieben. Ferner ist aus DE 199 47 407 C2 bekannt, schlafende Busteilnehmer durch ein über den zweiten Bus gesendetes Signal zu wecken, so dass dieser eine Kommunikationsverbindung mit dem Steuergerät über den ersten Bus aufnimmt.
DE 197 15 880 C1 und FR 2 844 085 B1 offenbaren jeweils ein Verfahren zum Betreiben eines Bussystems mit einem Energiesparbetrieb, bei dem die Busteilnehmer in einen Schlafmodus versetzt und bei Bedarf aus diesem reaktiviert werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der Eingangs genannten Art dergestalt weiterzubilden, dass dieses hinsichtlich eines geringeren Stromverbrauches optimiert betrieben werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Dieses Bussystem zeichnet sich durch die Verwendung zweier voneinander unabhängiger und bevorzugt unterschiedlicher Busse aus. Ein erster Bus ist für den Normalbetrieb vorgesehen und kann in Abhängigkeit der vorliegenden Steuerungsaufgabe angepasst gewählt werden. Insbesondere ist es für den ersten Bus nicht notwendig, diesen als Strukturbus auszubilden, da die physikalische Position eines einzelnes Busgeräts sich nicht unmittelbar aus der Bustopologie ergeben muss. Für den normalen Betrieb bedeutet dies, dass ein einzelner Busteilnehmer aufgrund eines Fehlers wegfallen kann, ohne die dem ersten Bus zugeordnete Signalübertragungseinrichtung zu unterbrechen. Typischerweise ist der erste Bus ausgebildet, damit über diesen auch größere Datenvolumina rasch übertragen werden können.
Als erster Bus kann ferner ein serieller oder ein paralleler Bus verwendet werden. Für beide Ausgestaltungen wird bevorzugt, den ersten Bus bidirektional auszulegen, sodass eine Rückmeldung von den einzelnen Busteilnehmern zum Steuergerät möglich ist.
Der erfindungsgemäß für das Bussystem verwendete zweite Bus ist als Strukturbus, insbesondere in Form einer Daisy-Chain-Anordnung angelegt. Demnach ergibt sich aus der speziell gewählten Bustopologie auto matisch die physikalische Anordnung der angeschlossenen Busgeräte. Bevorzugt wird dies dadurch erreicht, dass der Strukturbus eine Signalübertragungseinrichtung aufweist, die jeweils über die Busgeräte führt. Demnach weist jedes Busgerät einen Empfänger und einen Sender auf, wobei eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Sender eines Busgeräts und dem Empfänger eines physikalisch nachfolgenden weiteren Busgeräts besteht. Hierdurch entsteht eine definierte Reihenanordnung, die zu einer vereinfachten Installation des gesamten Bussystems verwendet werden kann. Dieser zweite, als Strukturbus ausgelegte Bus braucht in einer sehr einfachen Ausgestaltung nur eine sehr geringe Datenmenge und letztendlich nur ein Signal übertragen zu können. Aus diesem Grunde ist dieser sehr viel einfacher aufgebaut und kann mit einem deutlich geringeren Energieverbrauch betrieben werden.
Zum Initialisieren des Bussystems mit seinen Busteilnehmern werden folgende Schritte durchgeführt:
Ausgangspunkt ist zunächst ein bidirektional betriebener erster Bus. Über diesen wird einheitlich an die angeschlossenen Busteilnehmer eine Erstadresse übermittelt. Diese Erstadresse kann beispielsweise einen Strukturzähler mit seinem Startwert, beispielsweise dem Wert 1, umfassen bzw. im einfachsten Fall wird die Adresse der Strukturzähler selbst sein.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird der zweite Bus – der Strukturbus – vom Steuergerät aus durchlaufen, wobei entlang der Reihenanordnung der Busteilnehmer die empfangene Nachricht von jedem Busteilnehmer so verarbeitet wird, dass für den nachfolgenden Busteilnehmer eine individuelle Adresse entsteht. Im einfachsten Fall wird dies mittels des Strukturzählers realisiert, der wie voranstehend dargestellt, beim Beginn des Durchlaufs auf einen definierten Anfangswert, beispielsweise auf 1 gesetzt ist. Wird in jedem Busteilnehmer der Strukturzähler um den Wert 1 erhöht, so erhält jeder Busteilnehmer eine eindeutige Strukturzähler-Zuweisung, die im einfachsten Fall der individuellen Adresse entspricht. Aufgrund der unterschiedlichen Busgeschwindigkeiten, wobei die Geschwindigkeit des ersten Busses einem vielfachen der Geschwindigkeit des zweiten, als Strukturbus ausgebildeten Busses entspricht, können die beiden Verfahren grundsätzlich auch gleichzeitig gestartet werden.
Ist der erste Bus bidirektional ausgebildet, besteht die Möglichkeit, dass jeder Busteilnehmer nach der Zuteilung einer individuellen Adresse eine Rückmeldung über den ersten Bus an das Steuergerät leitet, entsprechend erhält das Steuergerät als Information die Gesamtanzahl der am Bussystem angeschlossenen Busteilnehmer und kann folglich die individuellen Adressen ableiten. Entsprechend ist dann in der Folge eine Adressierung einzelner Busteilnehmer möglich, die deren physikalische Anordnung widerspiegelt. Außerdem kann das Steuergerät die Fehlerfreiheit des Verfahrensablaufs durch eine sukzessive Adressierung der einzelnen Busteilnehmer abfragen.
Alternativ zur Rückmeldung kann am Steuergerät unmittelbar die Anzahl der Busteilnehmer eingegeben werden, sodass es auch möglich ist, einen vereinfachten, lediglich unidirektional betreibbaren ersten Bus zu verwenden. Alternativ kann der Strukturbus so angelegt sein, dass er eine ringförmige Topologie aufweist, d. h. der Sender des in der Reihenanordnung letzten Busteilnehmers steht in Kommunikationsverbindung mit dem Steuergerät, sodass beim Durchlaufen der Reihenanordnung der Stand des Strukturzählers am letzten Busteilnehmer mittels des zweiten Busses an das Steuergerät zurückgemeldet wird, das dann wiederum Kenntnis über die gesetzten individuellen Adressen erhält und somit über den ersten Bus die einzelnen Busteilnehmer ansprechen kann.
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel erfolgt das Durchlaufen der Reihenanordnung der Busteilnehmer im zweiten Bus nicht vom Steuergerät aus, sondern vom Ende der Reihenanordnung aus, d. h. beginnend mit jenem Busteilnehmer, der bezüglich der reihenförmigen Topologie des zweiten Busses am weitesten vom Steuergerät entfernt angeordnet ist. Wird diesem der Startwert des Strukturzählers, typischerweise 1, zugeordnet und entsprechend beim Rückwärtsdurchlaufen der Reihenanordnung der Busteilnehmer der Strukturzähler in jedem einzelnen Busgerät um den Wert 1 erhöht, so entsteht wiederum eine individuelle Adressierung. Zusätzlich wird der letzte Strukturzählerwert vom Sender des dem Steuergerät nächstkommenden Busteilnehmers an das Steuergerät übermittelt, sodass das Steuergerät die notwendigen Informationen bezüglich der Adresszuordnung erhält. Im einfachsten Fall ist dies wiederum die Kenntnis über die Anzahl der angeschlossenen Busteilnehmer.
Der als Strukturbus angelegte zweite Bus dient einer die physikalische Anordnung der Busteilnehmer widerspiegelnden Adressierung und wird deshalb vorwiegend während der Installationsphase des Bussystems eingesetzt. Demnach kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung während des Normalbetriebs, in denen die Busteilnehmer hinsichtlich ihrer Funktion nicht benötigt werden, der zweite Bus abgeschaltet sein.
Der zweite Bus wird zur Ausführung eines Energiesparbetriebs des Bussystems verwendet, indem der einfach angelegte und damit wenig Energie verbrauchende zweite Bus zur Überführung des Bussystems bzw. des ersten, der Datenübermittlung dienenden Busses aus dem Schlafmodus in den Normalbetriebsmodus verwendet wird. Dabei kann der zweite Bus zur Erfüllung dieser Aufgabe unterschiedlich eingesetzt werden, je nachdem, ob beim Schlafmodus nur die Busteilnehmer oder ein Teil dieser oder auch zusätzlich das Steuergerät auf einen Standby-Betrieb gesetzt wird.
Wird beispielsweise für die erste Variante ein busfähiges Schaltelement von einem Benutzer bedient, so kann im Fall eines bidirektionalen ersten Busses dieser Busteilnehmer eine Meldung an das Steuergerät liefern. Alle weiteren Busteilnehmer sind zu diesem Zeitpunkt zur Einsparung von Energie in einem Schlafmodus, d. h. deren Ankopplungsvorrichtungen zum ersten Bus sind deaktiviert, sodass eine über den ersten Bus ausgegebene Meldung von einem schlafenden Busteilnehmer, beispielsweise einer Leuchte, nicht verarbeitet wird. Daher wird zunächst mittels des zweiten Busses, der während des Energiesparbetriebs aktiv ist, das Schalten der Busteilnehmer in den Normalbetriebszustand bewirkt. Zu diesem Zweck sind bevorzugt wenigstens die Empfänger der Busteilnehmer für den zweiten Bus ständig aktiv, sodass ausgehend vom Steuergerät die gesamte Reihenanordnung beginnend mit dem dem Steuergerät nächstkommenden Busgerät aktiviert werden kann. Dabei wird bei einer Aktivierung eines Busteilnehmers dieses seine Verbindung zum ersten Bus wieder aufnehmen und zusätzlich ein Signal mittels seines Senders am zweiten Bus zur Aktivierung des nachfolgenden Busgeräts absenden. Sukzessiv werden auf diese Weise alle Busteilnehmer reaktiviert und sind über den ersten Bus ansprechbar und damit steuerbar.
Wie voranstehend dargelegt, besteht eine weitere Variante bei der Ausgestaltung des Energiesparbetriebs darin, zusätzlich das Steuergerät selbst in einen Standby-Modus zu bringen. Wird für diesen Fall ein einzelner Busteilnehmer etwa durch einen Eingriff seitens eines Benutzers von außen aktiviert, so wird zunächst eine vom jeweiligen Busteilnehmer auf dem bidirektionalen ersten Bus abgegebene Nachricht nicht vom schlafenden Steuergerät wahrgenommen. Zu dessen Aktivierung wird wiederum der zweite Bus verwendet. Hierbei ist es notwendig, dass entlang der Reihenanordnung am zweiten Bus von Busteilnehmer zu Busteilnehmer eine Nachricht an das Steuergerät weitergegeben werden kann. Dies setzt voraus, dass die Abfolge aus Empfängern und Sendern zum Steuergerät hinführt. Gemäß einer Ausgestaltung gelingt dies mittels einer ringförmig angelegten Topologie für den zweiten Bus.
Alternativ ist für jeden Busteilnehmer die Paarung aus Sender und Empfänger bezüglich der Senderseite zum Steuergerät hin auszurichten, d. h. der dem Steuergerät nächstkommende Busteilnehmer steht mittels seines Senders mit dem Steuergerät in Verbindung. Voranstehend wurde eine entsprechende Ausgestaltungsvariante im Zusammenhang mit einer umgekehrten, vom Busterminationspunkt ausgehenden Initialisierung dargestellt. Besteht demnach eine Verbindung zum Steuergerät, so kann die Reaktivierung der einzelnen Busteilnehmer bis zum Steuergerät selbst vorgenommen werden. Ist dieses aktiviert, so kann die eigentliche Nachricht auf dem ersten Bus verarbeitet werden und zu einem entsprechenden Steuerresultat führen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
1: Ein schematisiert dargestelltes Bussystem mit einem ersten Bus für die Steuerung von Busteilnehmern beim Normalbetrieb und einem zusätzlichen zweiten Bus in Form eines Strukturbusses, optional als Ringstruktur ausgebildet,
2: eine weitere Ausgestaltung eines Bussystems mit einem zweiten Bus, dessen unidirektionale Kommunikation zum Steuergerät hin erfolgt und
3: ein Diagramm zur Darstellung des Initialisierungsverfahrens zum Initialisieren des in 1 gezeigten Bussystems.
Ein in 1 gezeigtes Bussystem B umfasst ein Steuergerät 1, von dem zwei Busse 5, 12 ausgehen. Das Steuergerät 1 dient zum Steuern der beiden Busse 5, 12. Ein erster Bus 5 umfasst eine Signalübertragungseinrichtung 2 und reicht bis zu einem Terminationspunkt 15. Mit diesem ersten Bus 5 steht ein erster Busteilnehmer 3 über den ersten Busankopplungspunkt 6 und ein zweiter Busteilnehmer 4 über den zweiten Busankopplungspunkt 7 in Verbindung. In dieser Figur sind lediglich zwei Busteilnehmer, nämlich die Busteilnehmer 3, 4 der Einfachheit halber gezeigt. An den ersten Bus 5 können eine Vielzahl weiterer Busteilnehmer angeschlossen sein.
Jeder Busteilnehmer 3, 4 umfasst typischerweise ein im Einzelnen nicht dargestelltes Betriebsmittel, das die Mittel zur Busankopplung umfasst sowie die Mittel zum Betrieb der Gerätekomponente des Teilnehmers. Für ein lichttechnisches Gerät ist dies beispielsweise ein Leuchtmittel, wie eine LED, eine Lampe oder dergleichen, oder eine Leuchtmittelgruppe oder ein sensorisch verwendetes Gerät, etwa einen Helligkeitssensor. In der schematisch vereinfachten Darstellung aus 1 ist die Spannungsversorgung für die Busteilnehmer bzw. das Steuergerät im Einzelnen nicht dargestellt.
Der als 2-Draht-Anordnung exemplarisch skizzierte erste Bus 5 kann für den Normalbetrieb des Bussystems, d. h. die Steuerung der Busteilnehmer 3, 4, geeignet gewählt sein. Dabei kann der Bus seriell angelegt sein, für diesen Fall kann die 2-Draht-Anordnung zur Ausführung eines nichtinvertierten und eines invertierten Kanals zur seriellen Übertragung verwendet werden. Ferner ist die Verwendung eines parallelen Busses als erster Bus 5 denkbar. Für diesen Fall ist die Signalübertragungseinrichtung 2 entsprechend auszugestalten. Darüber hinaus kann der erste Bus 5 mit einer beliebigen Topologie angelegt werden – zur Vereinfachung der Darstellung ist in 1 der erste Bus 5 strangförmig dargestellt.
Dem Bussystem B ist, wie bereits hingewiesen, ein zweiter Bus 12 zugeordnet, der ebenfalls vom Steuergerät 1 ausgeht und der als Strukturbus ausgebildet ist. Dabei wird von einem einfachen, unidirektionalen zweiten Bus 12 ausgegangen. Dargestellt ist eine Daisy-Chain-Anordnung, bei der die Busteilnehmer 3, 4 in einer Reihenanordnung in den Strukturbus 12 eingebunden sind. Dabei erhält jeder Busteilnehmer 3, 4 in der Reihenanordnung die über den zweiten Bus 12 übertragenen Signale vom bezüglich der Anordnung vorausgehenden Busteilnehmer. Entsprechend erfolgt die Weitergabe des Datenflusses an den nachfolgenden Busteilnehmer, wobei der Datenstrom innerhalb eines Busteilnehmers modifiziert oder umgruppiert werden kann. Zur Ausführung einer solchen Daisy-Chain-Anordnung umfasst der erste Busteilnehmer 3 einen ersten Empfänger 8 und einen ersten Sender 9 und der zweite Busteilnehmer 4 einen zweiten Empfänger 10 und einen zweiten Sender 11. Entsprechend der Skizze aus 1 besteht eine Kommunikationsverbindung 13 jeweils zwischen dem Sender des vorausgehenden Busteilnehmers zum Empfänger eines nachfolgenden Busteilnehmers. Skizziert in 1 ist eine Kommunikationsverbindung 13 zwischen dem ersten Sender 9 und dem zweiten Empfänger 10. Ferner steht der erste Empfänger 8 mit dem Steuergerät 1 und der zweite Sender 11 über eine Verbindungsleitung 14 mit dem Steuerge rät 1 in Kommunikationsverbindung, sodass gemäß dieser Ausgestaltung der zweite Bus 12 ringförmig ausgebildet ist und ein vom Steuergerät 1 ausgehendes Durchlaufen wieder zum Steuergerät 1 zurückführt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Verbindungsleitung 14 optional ist und grundsätzlich nur dann benötigt wird, wenn von dem in der Reihenanordnung letzten Busteilnehmer, hier dem Busteilnehmer 4 über den Strukturbus 12 eine Rückmeldung an das Steuergerät 1 erfolgen soll. Grundsätzlich wird die Verbindung 14 nicht benötigt.
2 zeigt eine Ausgestaltungsvariante, die keine Verbindungsleitung 14 aufweist. Dabei bezeichnen die mit 1 übereinstimmenden Bezugszeichen des dargestellten Bussystems B' die für dieses Ausführungsbeispiel beibehaltenen Komponenten. In Abweichung zu 1 wird für die dargestellte Ausgestaltung eine linienförmige Topologie für den zweiten Bus 12' verwendet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Empfänger/Senderpaare für jeden Busteilnehmer 3, 4 jeweils so angeordnet, dass der unidirektional angelegte zweite Bus 12' vom dem am weitesten vom Steuergerät 1 angeordneten Busteilnehmer aus in Richtung auf das Steuergerät 1 hin durchlaufen wird. Gemäß der Skizze von 2 sendet damit der letzte Busteilnehmer 4 beim Betrieb des zweiten Busses 12' mit seinem zweiten Sender 11 an den ersten Empfänger 8 des ersten Busteilnehmers 3. Der erste Busteilnehmer 3 übergibt den Datenstrom für den zweiten Bus über seinen ersten Sender 9 an das Steuergerät 1.
Nachfolgend wird ein Initialisierungsverfahren zur Vergabe individueller Adressen an die Busteilnehmer 3, 4 dargestellt (vgl. auch 3): In einem ersten Schritt wird den an dem ersten Bus 5 angeschlossenen Busteilnehmern 3, 4 über diesen Bus 5 eine erste Adresse zugewiesen. Diese ist für alle Busteilnehmer gleich. Das Steuergerät 1 vergibt sich selbst dieselbe Adresse. Diese vergebene individuelle Adresse kann beispielsweise ein Strukturzähler sein, der bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zunächst auf den Wert SZ = 0 gesetzt wird.
Die weitere Initialisierung zur Adressvergabe wird über den als Strukturbus ausgebildeten Bus 12 vorgenommen. Jeder Busteilnehmer 3, 4 wozu auch das Steuergerät 1 zählt, haben durch die erste Adressierung jeweils gleichermaßen die Adresse SZ = 0 erhalten. In jedem Busteilnehmer 1, 3, 4 wird dieser erhaltene Strukturzähler um einen Zähler erhöht und anschließend über den zweiten Bus 12 an den in der Reihenanordnung nachgeschalteten Busteilnehmer übermittelt. Somit übermittelt das Steuergerät 1 an den ersten Busteilnehmer 3 seinen um einen Zähler erhöhten Strukturzähler und somit das Signal SZ = 1. Der erste Busteilnehmer 3 sendet an den ihm nachgeschalteten zweiten Busteilnehmer 4 den gleichen Strukturzähler, nämlich SZ = 1.
Der erste Busteilnehmer 3, der von dem Steuergerät 1 über den zweiten Bus 12 den Strukturzähler SZ = 1 erhalten hat, erhöht diesen Strukturzähler um einen Zähler und sendet erneut einen Strukturzähler, nämlich SZ = 2 an den ihm nachgeschalteten Busteilnehmer 4. Jeder Busteilnehmer behält diejenige Adresse, die dem höchsten von diesem Teilnehmer empfangenen Strukturzähler entspricht. Somit wird dem Steuergerät 1 als Adresse der Strukturzähler SZ = 0, dem Busteilnehmer 3 als Adresse der Strukturzähler SZ = 1 und dem Busteilnehmer 4 der Strukturzähler SZ = 2 zugeordnet werden. Diese Schritte werden so lange weiter durchlaufen, bis sämtliche Busteilnehmer über den Strukturbus 12 eine individuelle Adresse erhalten haben. Ist, wie in 1 dargestellt, der letzte Busteilnehmer, hier der Busteilnehmer 4 über die Verbindungsleitung 14 mit dem Steuergerät 1 verbunden, erfolgt auf diese Weise eine Rückmeldung an das Steuergerät 1, dass sämtliche Busteilnehmer eine Adresse erhalten haben.
Das von dem in der Reihenanordnung jeweils vorgeschalteten Busteilnehmer an den in der Reihenanordnung nachfolgenden Busteilnehmer gesendete Signal kann – wie vorstehend beschrieben – der Strukturzähler als solcher sein oder lediglich ein Signal, durch das der Zähler des das Signal empfangenden Busteilnehmers um einen Zähler hochgesetzt wird.
Das vorstehend beschriebene Adressierungsverfahren kann auch in umgekehrter Richtung durchgeführt werden und zwar ausgehend von dem in der Reihenanordnung letzten Busteilnehmer hin in Richtung zum Steuergerät.
Die Notwendigkeit einer Verbindung zum Steuergerät 1 entfällt auch dann, wenn der erste Bus 5 bidirektional ausgelegt ist. Für diesen Fall ist es möglich, dass jeder einzelne Busteilnehmer nach Erhalt seiner individuel len Adresse über den ersten Bus 5 eine Nachricht an das Steuergerät 1 sendet und damit seine Initialisierung, d. h. den Erhalt der individuellen Adresse, anzeigt. Aus der Gesamtheit dieser Nachrichten erhält das Steuergerät 1 die notwendigen Adressierungsinformationen für den ersten Bus 5. Gleichermaßen können nach erfolgter Adressvergabe über den ersten Bus 5 auch gerätespezifische Daten an das Steuergerät 1 gesandt werden, so dass steuergeräteseitig eine Auswertung der einzelnen, an den Bus 5 angeschlossenen Geräte erfolgen kann.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das vorbeschriebene Verfahren entsprechend in umgekehrter Reihenfolge und somit ausgehend von dem letzten Busteilnehmer, hier dem Busteilnehmer 4 durchgeführt.
Ferner beinhaltet die Erfindung ein Verfahren, aufbauend auf dem erfindungsgemäßen Bussystem mit einem ersten Bus 5 und einem zweiten Bus 12 zur Realisierung eines Energiesparbetriebs. Für diesen Fall wird beispielhaft angenommen, dass der erste Busteilnehmer 3 als Gerätekomponente ein Leuchtmittel umfasst und der zweite Busteilnehmer 4 einen Schalter, der von einem Benutzer betätigt werden kann, mit dem Ziel, das Leuchtmittel des ersten Busteilnehmers 3 zu schalten. Für eine Systemgestaltung gemäß 1 wird zunächst davon ausgegangen, dass sich der erste Busteilnehmer 3 und der zweite Busteilnehmer 4 im Schlafmodus befinden, nicht jedoch das Steuergerät 1. Wird der Schalter im zweiten Busteilnehmer 4 von einem Benutzer geschaltet, so erfolgt die Reaktivierung des zweiten Busteilnehmers 4 vom Schlafzustand in den Normalbetrieb aufgrund der Bedienung von extern. Als Folge wird auf dem ersten Bus 5, der für diesen Fall bidirektional angelegt ist, eine Nachricht über die Schalterbetätigung an das Steuergerät 1 weitergeleitet. Das Steuergerät kann nicht unmittelbar eine Nachricht an den ersten Busteilnehmer 3 zur Anpassung der Beleuchtungsstärke des Leuchtmittels ausgeben, da sich der erste Busteilnehmer 3 noch im Schlafzustand befindet. Daher wird über den zweiten Bus 12 eine Nachricht bis zum Empfänger des Busteilnehmers, im vorliegenden Fall dem ersten Empfänger 8, zugestellt. Sie stellt die einzige Komponente des ersten Busteilnehmers 3 dar, die auch im Schlafmodus noch regelmäßig abgefragt werden muss. Mit Eingang des Signals auf dem ersten Empfänger 8 reaktiviert sich der erste Busteilnehmer 3 und nimmt (wieder) an der Kommunikation über den ersten Bus 5 teil und kann somit im Sinne der Benutzeranforderung durch einen Steuerbefehl seitens des Steuergeräts 1 dazu gebracht werden, das Leuchtmittel entsprechend zu schalten.
Wird für eine Verfahrensalternative davon ausgegangen, dass für den Energiesparbetrieb auch das Steuergerät 1 zusätzlich zu den einzelnen Busteilnehmern in den Schlafmodus übergeht, wird ausgehend vom voranstehend beschriebenen Fall nach der Aktivierung des zweiten Busteilnehmers 4 aufgrund der Schalterbedienung zunächst eine Reaktivierung des Steuergeräts 1 auszuführen sein. Dieses kann wiederum über den zweiten Bus 12 ausgehend von einem extern aktivierten Busteilnehmer dann erfolgen, wenn über den zweiten Bus 12 eine Nachricht bis zum Steuergerät 1 übermittelt werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 gelingt dies aufgrund der ringförmigen Topologie des zweiten Busses 12, d. h. die Reaktivierungsnachricht setzt sich so lange über die Reihenanordnung der Busteilnehmer am zweiten Bus 12 fort, bis über die Verbindung zum Steuergerät 14 das Steuergerät 1 erreicht ist und reaktiviert werden kann. Wurde beim Durchlauf der bisherigen Busteilnehmer entlang des zweiten Busses 12 der anzusprechende Busteilnehmer noch nicht reaktiviert, so erfolgt ein Durchlaufen der Reihenanordnung in diesem Fall vom Steuergerät 1 aus bis der entsprechende Busteilnehmer erreicht, reaktiviert und über den ersten Bus 5 adressierbar ist. Wie voranstehend dargestellt erfolgt die Aktivierung von Busteilnehmern über den zweiten Bus 12 jeweils durch das Verschicken einer Nachricht auf dessen Empfänger durch den zuvor aktivierten vorausgehenden Busteilnehmer.
Die Erfindung kann im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche modifiziert werden, insbesondere kann die Gestalt des ersten Busses und des zweiten Busses an die erforderliche Verwendung angepasst werden. Im Allgemeinen wird sich jedoch der erste Bus durch eine schnelle Kommunikation und durch ein komplexeres, digitales Protokoll auszeichnen, während der als Strukturbus ausgebildete zweite Bus langsam sein darf und im Gegenzug zum ersten Bus besonders energiesparend ausgelegt werden kann.

1: Steuergerät
2: Signalübertragungseinrichtung
3: erstes Busgerät
4: zweites Busgerät
5: erster Bus
6: erster Busankopplungspunkt
7: zweiter Busankopplungspunkt
8: erster Empfänger
9: erster Sender
10: zweiter Empfänger
11: zweiter Sender
12, 12': zweiter Bus
13: Kommunikationsverbindung
14: Verbindung zum Steuergerät
15: Terminationspunkt
B, B': Bussystem

Claims

Verfahren zum Betrieb eines einen ersten Bus (5) und mehrere Busteilnehmer (1, 3, 4) umfassenden Bussystems (B, B'), bei dem die Busteilnehmer (1, 3, 4) über einen von dem ersten Bus (5) gesonderten unidirektionalen zweiten Bus (12, 13) in einer Reihenanordnung hintereinander geschaltet sind, wobei während der Initialisierung des Bussystems (B, B') jeder Busteilnehmer (1, 3, 4) in Richtung des Betriebs des zweiten Busses (12, 13) eine Nachricht an den in der Reihenanordnung nachgeschalteten Busteilnehmer (3 bzw. 4) sendet, dadurch gekennzeichnet, dass – zur Initialisierung des Bussystems (B, B') in einem ersten Schritt einheitlich allen Busteilnehmern (1, 3, 4) über den ersten Bus (5) eine Erstadresse übermittelt wird und – in einem nachfolgenden Schritt ausgehend von einem ersten Busteilnehmer als Steuergerät (1) entlang der Reihenanordnung der in dem zweiten Bus (12, 13) hintereinander geschalteten Busteilnehmer (1, 3, 4) von jedem Busteilnehmer (1, 3, 4) die empfangene Nachricht so verarbeitet wird, dass für den jeweils in der Reihenanordnung nachgeschalteten Busteilnehmer (3 bzw. 4) eine individuelle Adresse entsteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bus (12, 13) als Strukturbus ausgebildet ist, jeder Busteilnehmer (1, 3, 4) über einen Strukturzähler verfügt und die in Richtung des Betriebs des zweiten Busses gesendeten Nachrichten Zählerstände der Strukturzähler übermitteln.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Übermitteln der Erstadresse in den Busteilnehmern (1, 3, 4) der jeweilige Strukturzähler mit seinem Zählerstand auf einen Startwert gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Startwert der Wert 0 gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die von einem hintereinandergeschalteten Busteilnehmer (1, 3, 4) empfangene Nachricht den Strukturzähler dieses Busteilnehmers (1, 3, 4) auf den in der Nachricht übermittelten Zählerstand einstellt; – jeder Busteilnehmer (3, 4) die empfangene Nachricht mit dem höchsten Zählerstand als seine individuelle Adresse behält; – die Verarbeitung einer empfangenen Nachricht durch die Busteilnehmer (1, 3, 4) zum Generieren einer Nachricht für den nachgeschalteten Busteilnehmer (3 bzw. 4) durch Erhöhen des aktuellen Zählerstandes erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zählerschritte, um die die Zählerstände der Busteilnehmer (1, 3, 4) bei der Verarbeitung empfangener Nachrichten erhöht werden, den Wert 1 aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass von dem letzten Busteilnehmer (4) in der Reihenanordnung der hintereinander geschalteten Busteilnehmer (1, 3, 4) in dem zweiten Bus (12, 13) über eine Verbindungsleitung (14) ein Adresszuweisungsabschlusssignal an das Steuergerät (1) des Bussystems (B) übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuteilung der individuellen Adresse an einen Busteilnehmer (3, 4) durch eine Nachricht von dem neu adressierten Busteilnehmer (3, 4) auf dem ersten Bus (5) für das Steuergerät (1) angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung eines Energiesparbetriebs des ersten Busses (5) der zweite Bus (12, 13) auch noch zur Reaktivierung schlafender Busteilnehmer (3, 4) und/oder eines schlafenden Steuergerätes (1) dient.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reaktivierung eines schlafenden Busteilnehmers (3, 4) des Bussystems (B, B') das Steuergerät (1) ein Signal über den zweiten Bus (12, 13) bis mindestens zum Empfänger des schlafenden, zu aktivierenden Busteilnehmers sendet, damit dieses die Kommunikationsverbindung zum ersten Bus (5) aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reaktivierung eines schlafenden Steuergeräts (1) des Bussystems (B) ein aktiver Busteilnehmer mittels eines Signals über den zweiten Bus (12, 13) und eine Verbindungsleitung (14) alle Busteilnehmer entlang der Reihenanordnung hintereinander geschalteter Busteilnehmer (3, 4) bis zum Steuergerät (1) aktiviert.