DE20021547U1

DE20021547U1 - Bus system with decentralized periphery

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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BeschreibungDescription

Bussystem mit dezentraler PeripherieBus system with decentralized peripherals

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.The invention relates to a bus system with decentralized peripherals, in particular a Profibus system. In such a system, the bus participants are connected to one another via cables. An optocoupler for potential isolation and a driver circuit are provided between the respective bus participant and the cable. Communication between the bus participants in the systems sold by the applicant takes place at a baud rate of 12 Mbaud. Since the distortions that occur increase with increasing cable length between the bus participants, the length of the cable between two participants in the known systems was limited to 100 meters. This measure ensures that the resulting pulse width distortion does not have a negative effect on the bus participants, which are generally implemented in the form of ASICs. If the pulse distortions are too great, the scanning processes in the ASICs are disrupted or the incoming data telegrams are not correctly recognized.

Die entstehenden Pulsverzerrungen sind darauf zurückzuführen, dass bei Profibus-Systemen als Codierungsverfahren das NRZ-Verfahren verwendet wird, welches gleichstrombehaftet ist.The resulting pulse distortions are due to the fact that Profibus systems use the NRZ method as a coding method, which is subject to direct current.

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.Furthermore, the aforementioned pulse distortions are due to the existing parasitic line capacitances. If the Profibus is in the idle state in which no data is transmitted, then the logical "1" is permanently present on the bus. This causes the line to become statically charged.

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.If a short zero pulse follows, the time constant specified by the line capacitance is so large that the level on the line cannot drop to "0" in the corresponding time. This corresponds to a pulse distortion in which the edges of the signal are smoothed out in a similar way to an exponential function.

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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. 5Based on this state of the art, the invention is based on the task of showing a way of increasing the possible distance between two bus participants without causing excessive pulse distortions. 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.
10This object is achieved by a Profibus system having the features specified in claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention emerge from the dependent claims.
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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.The structure of a bus system according to the invention and its advantageous properties emerge from the explanation of an embodiment with reference to the figure.

Diese zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Verbindung zweier Busteilnehmer bei einem Profibus-System gemäß der Erfindung.This shows a block diagram to illustrate the connection of two bus participants in a Profibus system according to the invention.

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.This block diagram shows a first bus subscriber 1, which is connected to a transmission cable 4 via a magnetocoupler 2 and a bus driver 3. A second bus subscriber 7 is connected to this transmission cable 4, with a bus driver 5 and a magnetocoupler 6 being arranged between the cable 4 and the second bus subscriber 7. RS 485 drivers are preferably used as bus drivers 3 and 5.

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.By using magnetocouplers to galvanically isolate the bus participants from the transmission cable and thus the bus participants from each other, it is advantageously possible to make the length of the transmission cable between the two participants much longer than with known Profibus systems. Studies have shown that cable lengths of up to 200 meters can be permitted without excessive signal distortion occurring.

Diese Vorteile der Erfindung beruhen darauf, dass die maximale Signalverzerrung eines Magnetokopplers im Vergleich zuThese advantages of the invention are based on the fact that the maximum signal distortion of a magnetocoupler compared to

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beispielsweise einem Optokoppler, wie er bisher bei Profibus-Systemen zur galvanischen Trennung verwendet wurde, deutlich geringer ist.For example, an optocoupler, as previously used in Profibus systems for galvanic isolation, is significantly lower.

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.By reducing the signal distortions that occur in the components used for galvanic isolation, larger signal distortions can be permitted on the transmission cable without the overall signal distortions having a negative impact on the signal processing to be carried out in the bus participants. If one assumes that the resulting pulse width distortion must not be greater than 20 ns in total and that signal distortions in the range of 2 ns occur in each of the magnetocouplers and in each of the bus drivers, then a value of 12 ns can be permitted for the signal distortions caused on the cable. This is achieved with a cable length of around 200 meters.

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.According to all of the above, the invention uses magnetocouplers for galvanic isolation to allow longer cable lengths to be permitted between bus participants in Profibus systems with decentralized peripherals without causing unacceptably large signal distortions.

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 zwischenThe invention was described above using the example of Profibus systems with decentralized peripherals. However, it can also be used in other systems in which the cable length between the bus participants is reduced due to the otherwise unacceptably high distortions that would otherwise occur. Examples of such other systems are other RS 485 interface systems and PLC systems. In all of these systems, electrical and/or electronic devices, preferably devices used in the field of automation, such as central units and communication units, must be connected to one another. Due to the increasing decentralization of networked automation islands, a powerful and secure communicative connection between

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den einzelnen Automatisierungsinseln gefordert. Eine solche wird durch das erfindungsgemäße System zur Verfügung gestellt. the individual automation islands. Such a system is provided by the system according to the invention.

Claims

1. Bus system with decentralized peripherals, in which two bus participants ( 1 , 7 ) are connected to one another via a transmission cable ( 4 ) and in which a magnetocoupler ( 2 , 6 ) and a bus driver ( 3 , 5 ) are provided between each of the bus participants and the transmission cable.

2. Bus system according to claim 1, characterized in that the bus driver is an RS 485 driver.

3. Bus system according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission cable has a length greater than 110 m.

4. Bus system according to claim 3, characterized in that the transmission cable has a length greater than 150 m.

5. Bus system according to claim 4, characterized in that the transmission cable has a length which is in the range of 200 m or greater than 200 m.

6. Bus system according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission cable serves to transmit direct current signals.

7. Bus system according to one of the preceding claims, characterized in that the bus system is a Profibus system, an RS485 interface system or a PLC system.