DE20021547U1

DE20021547U1 - Bussystem mit dezentraler Peripherie

Info

Publication number: DE20021547U1
Application number: DE20021547U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2010-12-21

Description

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Beschreibung

Bussystem mit dezentraler Peripherie

Die Erfindung betrifft ein Bussystem mit dezentraler Peripherie, insbesondere ein Profibus-System. Bei einem derartigen System stehen die Busteilnehmer über Kabel miteinander in Verbindung. Zwischen dem jeweiligen Busteilnehmer und dem Kabel ist ein Optokoppler zur Potentialtrennung und eine Treiberschaltung vorgesehen. Die Kommunikation zwischen den Busteilnehmern erfolgt bei von der Anmelderin vertriebenen Systemen mit einer Baudrate von 12 MBaud. Da mit zunehmender Kabellänge zwischen den Busteilnehmer die auftretenden Verzerrungen zunehmen, wurde bei den bekannten Systemen die Länge des Kabels zwischen zwei Teilnehmern auf 100 Meter begrenzt. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, dass die entstehende Pulsbreitenverzerrung sich nicht negativ auf die Busteilnehmer auswirkt, die im allgemeinen in Form von ASICs realisiert sind. Treten zu große Pulsverzerrungen auf, dann werden in den ASICs die Abtastvorgänge gestört bzw. die ankommenden Datentelegramme nicht richtig erkannt.

Die entstehenden Pulsverzerrungen sind darauf zurückzuführen, dass bei Profibus-Systemen als Codierungsverfahren das NRZ-Verfahren verwendet wird, welches gleichstrombehaftet ist.

Weiterhin sind die genannten Pulsverzerrungen auf die vorhandenen parasitären Leitungskapazitäten zurückzuführen. Befindet sich der Profibus im Ruhezustand, in welchem keine Daten übertragen werden, dann liegt auf dem Bus permanent die logisehe &ldquor;1* an. Dadurch lädt sich die Leitung statisch auf.

Folgt nun ein kurzer Nullimpuls, dann ist die durch die Leitungskapazität vorgegebene Zeitkonstante so groß, dass der Pegel auf der Leitung in der entsprechenden Zeit nicht auf &ldquor;0* absinken kann. Dies entspricht einer Pulsverzerrung, bei welcher die Flanken des Signals ähnlich einer Exponential-Funktion verschliffen werden.

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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die zwischen zwei Busteilnehmern mögliche Distanz vergrößert werden kann, ohne dass unzulässig starke Pulsverzerrungen auftreten. 5

Diese Aufgabe wird durch ein Profibus-System mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Der Aufbau eines Bus-Systems gemäß der Erfindung und dessen vorteilhafte Eigenschaften ergeben sich aus der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figur.

Diese zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Verbindung zweier Busteilnehmer bei einem Profibus-System gemäß der Erfindung.

In diesem Blockdiagramm ist ein erster Busteilnehmer 1 gezeigt, der über einen Magnetokoppler 2 und einen Bus-Treiber 3 mit einem Ubertragungskabel 4 verbunden ist. An dieses Übertragungskabel 4 ist ein zweiter Busteilnehmer 7 angeschlossen, wobei zwischen dem Kabel 4 und dem zweiten Busteilnehmer 7 ein Bus-Treiber 5 und ein Magnetokoppler 6 angeordnet sind. Als Bus-Treiber 3 und 5 werden vorzugsweise RS 485-Treiber verwendet.

Durch die Verwendung von Magnetokopplern zur galvanischen Trennung der Busteilnehmer vom Übertragungskabel und damit der Busteilnehmer voneinander wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Länge des Übertragungskabels zwischen den beiden Teilnehmern wesentlich größer sein kann als bei bekannten Profibussystemen. Untersuchungen haben ergeben, dass Kabellängen von bis zu 200 Meter zugelassen werden können, ohne dass unzulässig starke Signalverzerrungen auftreten.

Diese Vorteile der Erfindung beruhen darauf, dass die maximale Signalverzerrung eines Magnetokopplers im Vergleich zu

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beispielsweise einem Optokoppler, wie er bisher bei Profibus-Systemen zur galvanischen Trennung verwendet wurde, deutlich geringer ist.

Durch diese Reduzierung der in den zur galvanischen Trennung verwendeten Bauteilen auftretenden Signalverzerrungen können größere auf dem Übertragungskabel auftretende Signalverzerrungen erlaubt werden, ohne dass die insgesamt auftretenden Signalverzerrungen negative Auswirkungen auf die in den Busteilnehmern vorzunehmenden Signalverarbeitungen haben. Geht man davon aus, dass die entstehende Pulsbreitenverzerrung insgesamt nicht größer als 20 ns sein darf und dass in jedem der Magnetokoppler und in jedem der Bustreiber jeweils Signalverzerrungen im Bereich von 2 ns auftreten, dann kann für die auf dem Kabel hervorgerufenen Signalverzerrungen ein Wert von 12 ns zugelassen werden. Dieser wird bei einer Kabellänge von etwa 200 Metern erreicht.

Nach alledem wird bei der Erfindung durch die Verwendung von Magnetokopplern zur galvanischen Trennung erreicht, dass bei Profibussystemen mit dezentraler Peripherie zwischen den Busteilnehmern größere Leitungslängen zugelassen werden können, ohne dass unzulässig große Signalverzerrungen auftreten.

Vorstehend wurde die Erfindung am Beispiel von Profibussystemen mit dezentraler Peripherie beschrieben. Sie kann aber auch bei anderen Systemen verwendet werden, bei denen die Kabellänge zwischen den Busteilnehmern aufgrund ansonsten auftretender unzulässig starker Verzerrungen reduziert ist. Beispiele für derartige andere Systeme sind andere RS 485-Schnittstellensysteme und SPS-Systeme. Bei allen diesen Systemen müssen elektrische und/oder elektronische Geräte, vorzugsweise Geräte, die im Bereich der Automatisierung zum Einsatz kommen, wie Zentraleinheiten und Kommunikationseinheiten, miteinander verbunden werden. Aufgrund der zunehmenden Dezentralisierung vernetzter Automatisierungsinseln ist eine leistungsfähige und sichere kommunikative Verbindung zwischen

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den einzelnen Automatisierungsinseln gefordert. Eine solche wird durch das erfindungsgemäße System zur Verfügung gestellt.

Claims

1. Bussystem mit dezentraler Peripherie, bei welchem zwei Busteilnehmer (1, 7) über ein Übertragungskabel (4) miteinander verbunden sind und bei welchem zwischen jedem der Busteilnehmer und dem Übertragungskabel ein Magnetokoppler (2, 6) und ein Bustreiber (3, 5) vorgesehen ist.

2. Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bustreiber ein RS 485-Treiber ist.

3. Bussystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungskabel ein Länge aufweist, die größer als 110 m ist.

4. Bussystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungskabel ein Länge aufweist, die größer als 150 m ist.

5. Bussystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungskabel eine Länge aufweist, die im Bereich von 200 m liegt oder größer als 200 m ist.

6. Bussystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungskabel zur Übertragung von gleichstrombehafteten Signalen dient.

7. Bussystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem ein Profibus-System, ein RS485-Schnittstellensystem oder ein SPS-System ist.