DE202008009211U1

DE202008009211U1 - Vorrichtung zur Erkennung von Unterbrechungen bei einem Ringbus

Info

Publication number: DE202008009211U1
Application number: DE202008009211U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2018-07-10
Also published as: US20100011144A1; US8405400B2

Abstract

Vorrichtung (12) zur Erkennung von Unterbrechungen bei einem Ringbus,
– wobei die Vorrichtung (12) eine erste Schnittstelle (22) umfasst, wobei die erste Schnittstelle (22) derart gestaltet ist, dass ein erstes freies Ende einer Leitung (18) des Ringbusses anschließbar ist,
– wobei die Vorrichtung (12) über die erste Schnittstelle (22) Daten an Bus-Elemente (14) des Ringbusses überträgt,
– wobei die Vorrichtung (12) eine zweite Schnittstelle (24) umfasst, wobei die zweite Schnittstelle (24) derart gestaltet ist, dass das zweite freie Ende der Leitung (18) des Ringbusses anschließbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) eine schleichende Unterbrechung der Leitung (18) des Ringbusses erkennt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung von Unterbrechungen bei einem Ringbus, sowie ein Netzwerk.
Aus der Offenlegungsschrift DE 197 23 737 A1 ist ein Ringbussystem bekannt. Das Ringbussystem umfasst eine Zentrale, an welche zu einem Ring geschlossene Datenleitungen angeschlossen sind, in welche Buskomponenten eingeschleift sind.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass damit eine Erkennung von schleichenden Unterbrechungen der Leitung eines Ringbusses ermöglicht wird. Schleichende Unterbrechungen sind langsam voranschreitende Unterbrechungen von Leitungen, die nicht schlagartig wie bei einem Leitungsbruch auftreten, sondern zunächst unbemerkt zu einer Erhöhung des Widerstandes der Leitung führen.
Vorteilhaft ist ferner, dass die Vorrichtung den Ort der schleichenden Unterbrechung in der Leitung des Ringbusses bestimmt, da hierdurch die Lage der schleichenden Unterbrechung eindeutig isoliert werden kann, indem der Ringbus aufgetrennt wird. Dies trägt zu einer höheren Verfügbarkeit des Netzwerkes bei, da der Betrieb aller Bus-Elemente weiterhin möglich ist, indem die Vorrichtung die Bus-Elemente des aufgetrennten Ringbusses anschließend von zwei Seiten den Ringbusses ansteuert.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Vorrichtung als Alarmzentrale einer Gefahrenmeldeanlage, insbesondere einer Brandmeldeanlage und/oder einer Einbruchmeldeanlage, ausgeführt ist, da bei solchen sicherheitskritischen Anlagen eine hohe Betriebssicherheit und eine kleine Ausfallwahrscheinlichkeit besonders wichtig ist.
Die für die Vorrichtung genannten Vorteile gelten entsprechend für das nachfolgend beschriebene Netzwerk.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren und aus den abhängigen Ansprüchen.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Netzwerk,
2 Diagramme von Spannungs- und Stromverläufen,
3 ein Ablaufdiagramm.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt ein Netzwerk 10 des bevorzugten Ausführungsbeispiels umfassend eine Vorrichtung 12 zur Erkennung von Unterbrechungen und mehrere Bus-Elemente 14, die über eine Leitung 18 des Ringbusses mit der Vorrichtung 12 verbunden sind. Bei dem Netzwerk 10 handelt es sich um ein Sicherheitsnetzwerk einer Gefahrenmeldeanlage, insbesondere einer Brandmeldeanlage und/oder einer Einbruchmeldeanlage. Dabei ist die Vorrichtung 12 als eine Alarmzentrale dieser Gefahrenmeldeanlage ausgestaltet. Die Vorrichtung 12 umfasst eine erste Schnittstelle 22, an die über einen Stecker 20 mit Kontaktbuchsen 1a und 1b ein freies Ende der Leitung 18 des Ringbusses angeschlossen ist. Ferner umfasst die Vorrichtung 12 eine zweite Schnittstelle 24, an die über einen weiteren Stecker 20 mit Kontaktbuchsen 2a und 2b das zweite freie Ende der Leitung 18 des Ringbusses angeschlossen ist. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 12 an der zweiten Schnittstelle 24 eine Spannungsmesseinrichtung 16, mit der die Spannung am Ringbus gemessen wird. In der 1 sind die Bus-Elemente 14 mit 1 bis 8 durchnummeriert. Die Bus-Elemente 14 sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel als Melder, beispielsweise Rauchmelder und/oder Druckknopfmelder und/oder Einbruchmelder, und/oder als Signaleinrichtungen, beispielsweise optische und/oder akustische Signalgeber, ausgeführt. Ferner umfasst das Netzwerk 10 noch weitere in der Leitung 18 eingefügte Stecker 20 mit Buchsen 3a, 3b, 4a und 4b.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Ringbus des Netzwerkes 10 als sogenannter LSN-Bus (LSN = Local Security Network) ausgeführt. Als Feldbus ermöglicht der LSN-Bus die redundante Anschaltung von bis zu 254 Bus-Elementen 14. Redundanz wird durch eine kettenweise Aneinanderreihung der Bus-Elemente 14 erreicht. Da der LSN-Bus als Ring betrieben wird, ist jedes Bus-Element 14 in der Lage und auch entsprechend ausgestaltet, um durch die Vorrichtung 12 als Alarmzentrale gesteuert, den nachfolgenden Teil der Leitung 18 zu isolieren. Die Datenübertragung von der Vorrichtung 12 als Alarmzentrale zu den Bus-Elementen 14 erfolgt mittels eines seriellen Datenstromes in Spannungsmodulation über die erste Schnittstelle 22. Demgegenüber erfolgt die Datenübertragung von den Bus-Elementen 14 zur Vorrichtung 12 als Alarmzentrale mittels eines seriellen Datenstromes in Strommodulation. Weiterhin ist für den Ringbus des bevorzugten Ausführungsbeispiels charakteristisch, dass alle an den Ringbus angeschlossenen Bus-Elemente 14 einen konstanten Strom verbrauchen. Die Spannungs- und Stromverläufe werden mit Bezug auf 2 nachfolgend näher erläutert. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel speist die Vorrichtung 12 über die erste Schnittstelle 22 die Stromversorgung des Ringbusses ein. Ferner wird über diese erste Schnittstelle 22 die serielle Kommunikation in Spannungsmodulation von der Vorrichtung 12 zu den einzelnen Bus-Elementen 14 durchgeführt. Über die zweite Schnittstelle 24 misst die Vorrichtung 12 mittels der Spannungsmesseinrichtung 16 die Busspannung in Ruhe und bei Hinzuschalten eines Stromes an einem Bus-Element 14. Der hinzu geschaltete Strom des Bus-Elements 14 ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel bekannt. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass dieser hinzu geschaltete Strom vorher gemessen wird. Aus der Differenz der beiden Spannung in Ruhe und bei hinzu geschaltetem Strom, sowie dem hinzu geschalteten Strom selbst bestimmt die Vorrichtung mittels einer nicht eingezeichneten Auswerteeinheit den Gesamtwiderstand R von der ersten Schnittstelle 22 als speisenden Anschluss des Ringbusses bis zum jeweiligen Bus-Element 14 nach der Formel R = U/I. Durch Anwendung dieser Vorgehensweise auf mehrere Bus-Elemente 14 bis hin durch Anwendung auf alle Bus-Elemente 14 wird der Widerstandsverlauf der Leitung 18 des Ringbusses von der Auswerteeinheit der Vorrichtung 12 bestimmt. Bei einer festgestellten zu großen Gesamtwiderstandsänderung von zwei aufeinanderfolgenden Bus-Elementen 14 wird der Ringbus an dieser Stelle aufgetrennt. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorgehensweise auch derart abgeändert werden, dass die Auswerteeinheit der Vorrichtung 12 beim regulären Empfang von Daten der Bus-Elemente 14 die Busspannung der aktiven und damit stromerhöhten Bits misst und daraus im laufenden Betrieb den Widerstand zwischen der ersten Schnittstelle 22 der Vorrichtung 12 und dem jeweiligen Bus-Element 14 ermittelt. Die Auswerteeinheit besteht im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem Mikrokontroller und Speicherelementen, welche Programme oder Programmschritte gemäß des Ablaufdiagramms der 3 ausführen.
2 zeigt Diagramme von Spannungs- und Stromverläufen. Das obere Diagramm zeigt den von der Spannungsmesseinrichtung der Vorrichtung an der zweiten Schnittstelle am zweiten freien Ende des Ringbusses gemessenem Spannungsverlauf 26. Dabei ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Spannung U aufgetragen. Im Ruhezustand liegt an der zweiten Schnittstelle der Vorrichtung eine Spannung von etwa 30 V an. Bei Übertragung eines Datenstromes 25 von der Vorrichtung zu einem Bus-Element wird die Busspannung moduliert. Dabei erreicht die Busspannung einen Wert bis zu etwa 31,6 V. Das untere Diagramm zeigt den von einem Bus-Element abgegebenen Stromverlauf 28. Dabei ist auf der Abszisse des unteren Diagramms die Zeit t und auf der Ordinate der Strom I aufgetragen. Im Ruhezustand nehmen alle Bus-Elemente zusammen einen Strom von etwa 90 mA auf. Bei Erzeugung eines Datenstromes 29 von dem Bus-Element wird der Strom moduliert. Dabei erreicht der Strom einen Spitzenwert bis zu etwa 100 mA. Die Stromdifferenz beträgt somit etwa 10 mA. Dieser serielle Datenstrom 29 in Strommodulation führt gemäß dem oberen Diagramm dazu, dass die Spannungsmesseinrichtung der Vorrichtung an der zweiten Schnittstelle am zweiten freien Ende der Ringbusses einen spannungsmodulierten Datenstrom 27 erfasst. Basierend auf den von der Spannungsmesseinrichtung an der zweiten Schnittstelle am zweiten freien Ende des Ringbusses ermittelten Spannungsdifferenzen während des strommodulierten Datenstromes 29, der Kenntnis der Stromdifferenz während des seriellen Datenstromes 29 des Bus-Elements sowie der Kenntnis des angesteuerten Bus- Elements selbst ermittelt die Auswerteeinheit den Gesamtwiderstand zwischen dem ersten freien Ende des Ringbusses und dem angesteuerten Bus-Element.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm des bevorzugten Ausführungsbeispiels. Nach dem Start 30 des Verfahrens wird beim Verfahrensschritt 32 das erste Bus-Element ausgewählt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird mit dem ersten Bus-Element begonnen und alle nachfolgenden Bus-Elemente in der Reihenfolge der Anordnung auf dem Ringbus ausgewählt. Im Verfahrensschritt 34 erzeugt die Vorrichtung ein Datenwort bestehend aus einem Adress- und einem Befehlsteil. Dieses Datenwort wird von der Vorrichtung über die erste Schnittstelle in Form eines seriellen Datenstromes in Spannungsmodulation an die an den Ringbus angeschlossene Bus-Elemente übertragen. Durch die Adresse im Datenwort wird das entsprechende Bus-Element ausgewählt. Das angesprochene Bus-Element führt den im Datenwort enthaltene Befehl aus und erzeugt einen seriellen Datenstrom in Strommodulation. Im anschließenden Verfahrensschritt 36 misst die Vorrichtung mittels der Spannungsmesseinrichtung an der zweiten Schnittstelle die Spannung am Ringbus. In Abhängigkeit der gemessenen Spannungen, also der Ruhespannung und der modulierten Spannung, sowie der bekannten Strommodulation ermittelt die Vorrichtung im Verfahrensschritt 38 den Gesamtwiderstand zwischen der ersten Schnittstelle der Vorrichtung, also der Einspeisestelle der Versorgungsspannung und dem an den Ringbus angeschlossenen Bus-Element, das im Verfahrenschritt 34 ausgewählt wurde. Bei der Verzweigung 40 wird geprüft, ob weitere Bus-Elemente auszuwählen sind. Falls weitere Bus-Elemente auszuwählen sind, wird zum Verfahrensschritt 42 verzweigt. Im Verfahrensschritt 42 wird das nächste Bus-Element ausgewählt und der Verfahrensschritt 34 beginnt erneut. Falls keine weiteren Bus-Elemente auszuwählen sind, wird zum Verfahrensschritt 42 verzweigt. Im Verfahrensschritt 42 ermittelt die Vorrichtung den Widerstandsverlauf des gesamten Ringbusses von dessen ersten freien Ende bis zum zweiten freien Ende. Dies geschieht dadurch, dass der Verlauf des Gesamtwiderstandes in Abhängigkeit der Position der Bus-Elemente aufgetragen wird. Bei der anschließenden Verzweigung 44 prüft die Vorrichtung, ob eine schleichende Unterbrechung der Leitung des Ringbusses vorliegt. Diese Prüfung auf eine schleichende Unterbrechung erfolgt dadurch, dass die Widerstandsänderungen von einem Bus-Element zu dem jeweils nächsten mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird. Falls der Widerstandsänderung größer als der Schwellenwert ist, wird auf eine schleichende Unterbrechung geschlossen. Falls keine schleichende Unterbrechung festgestellt wird, ist das Ende 46 des Verfahrens erreicht.
Falls eine schleichende Unterbrechung vorliegt, wird zu Verfahrensschritt 48 verzweigt. Beim Verfahrensschritt 48 bestimmt die Vorrichtung den Ort der schleichenden Unterbrechung in der Leitung des Ringbusses, wobei der Ort der schleichenden Unterbrechung der Ort des Bus-Elements ist, bei dem eben die Widerstandsänderung größer als der vorgegebene Schwellenwert ist. Anschließend sendet die Vorrichtung ein Datenwort mit einem entsprechenden Befehlsteil an die Bus-Elemente die unmittelbar vor und hinter dem Ort der schleichenden Unterbrechung liegen, so dass die so angesteuerten Bus-Elemente die Leitung des Ringbusses unterbrechen. Damit ist das Ende 50 des Verfahrens erreicht.
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 19723737 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung (12) zur Erkennung von Unterbrechungen bei einem Ringbus, – wobei die Vorrichtung (12) eine erste Schnittstelle (22) umfasst, wobei die erste Schnittstelle (22) derart gestaltet ist, dass ein erstes freies Ende einer Leitung (18) des Ringbusses anschließbar ist, – wobei die Vorrichtung (12) über die erste Schnittstelle (22) Daten an Bus-Elemente (14) des Ringbusses überträgt, – wobei die Vorrichtung (12) eine zweite Schnittstelle (24) umfasst, wobei die zweite Schnittstelle (24) derart gestaltet ist, dass das zweite freie Ende der Leitung (18) des Ringbusses anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) eine schleichende Unterbrechung der Leitung (18) des Ringbusses erkennt.
Vorrichtung (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) an der zweiten Schnittstelle (24) eine Spannungsmesseinrichtung (16) umfasst, mit der die Spannung am Ringbus gemessen wird nachdem die Vorrichtung (12) über die erste Schnittstelle (22) ein Bus-Element (14) angesteuert hat und dass die Vorrichtung (12) aus der gemessenen Spannung auf die schleichende Unterbrechung der Leitung (18) des Ringbusses schließt.
Vorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) die Daten in Form eines seriellen Datenstromes in Spannungsmodulation an die an den Ringbus angeschlossene Bus-Elemente (14) überträgt.
Vorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) als digitale Daten Datenworte bestehend aus einem Adress- und einem Befehlsteil erzeugt, um ein mit der Adresse ausgewähltes Bus-Element (14) anzusteuern.
Vorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) aus der gemessenen Spannung einen Widerstand zwischen der ersten Schnittstelle (22) der Vorrichtung (12) und dem an den Ringbus angeschlossenen Bus-Element (14) ermittelt.
Vorrichtung (12) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) den Widerstandsverlauf des gesamten Ringbusses von dessen ersten freien Ende bis zum zweiten freien Ende ermittelt.
Vorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) den Ort der schleichenden Unterbrechung in der Leitung (18) des Ringbusses bestimmt.
Netzwerk (10) bestehend aus einer Vorrichtung (12) zur Erkennung von Unterbrechungen, insbesondere einer Vorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einem Ringbus und Bus-Elementen (14) des Ringbusses, – wobei ein erstes freies Ende des Ringbusses an eine erste Schnittstelle (22) der Vorrichtung (12) angeschlossen ist, – wobei die Vorrichtung (12) über die erste Schnittstelle (22) Daten die Bus-Elemente (14) überträgt, – wobei ein zweites freies Ende des Ringbusses an eine zweite Schnittstelle (24) der Vorrichtung (12) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) eine schleichende Unterbrechung der Leitung (18) des Ringbusses erkennt.
Netzwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) an der zweiten Schnittstelle (24) eine Spannungsmesseinrichtung (16) umfasst, mit der die Spannung am Ringbus gemessen wird nachdem die Vorrichtung (12) über die erste Schnittstelle (22) ein Bus-Element (14) angesteuert hat und dass die Vorrichtung (12) aus der gemessenen Spannung auf die schleichende Unterbrechung der Leitung (18) des Ringbusses schließt.
Netzwerk (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) das Bus-Element (14) des Ringbusses derart ansteuert, dass das Bus-Element (14) einen seriellen Datenstrom in Strommodulation erzeugt.
Netzwerk (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) die Leitung (18) des Ringbusses an einem bestimmten Ort der schleichenden Unterbrechung auftrennt, indem die Vorrichtung (12) vorzugsweise das Bus-Element (14) unmittelbar vor und/oder hinter dem Ort der schleichenden Unterbrechung derart ansteuert, dass die Bus-Elemente (14) die Leitung (18) des Ringbusses unterbrechen.
Netzwerk (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 und/oder eine Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) als Alarmzentrale einer Gefahrenmeldeanlage, insbesondere einer Brandmeldeanlage und/oder einer Einbruchmeldeanlage, ausgeführt ist.