在自动化系统中进行能量传输和数据传输的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于数据传输和能量传输的系统，包括：自动化系统的用户和另外的用户，用户和另外的用户连接且通信；电压供应装置，用于通过数据总线给用户供应供电电压；用户包括切换元件，用于将用户从其中用户不读取由另外的用户发出的数据信号的休眠状态切换到其中用户读取由另外的用户发出的数据信号的读取状态；切换元件构造为：确定由另外的用户为了对数据传输进行初始化而发出的信号标志符是否与预先确定的信号标志符一致；且如果所接收到的信号标志符与预先确定的信号标志符一致，则将用户切换到读取状态下；或如果所接收到的信号标志符与预先确定的信号标志符不一致，则使用户保持在休眠状态下；且用户构造为从读取状态恢复到休眠状态。

【技术实现步骤摘要】
在自动化系统中进行能量传输和数据传输的系统和方法
本专利技术涉及一种用于在自动化系统中进行组合式数据传输和能量传输的系统。本专利技术还涉及一种用于在自动化系统中进行组合式数据传输和能量传输的系统的用户。本专利技术附加地涉及一种用于在自动化系统中进行组合式数据传输和能量传输的方法。
技术介绍
在自动化系统中的组合式能量传输和数据传输具有如下优点：可以大量节省自动化系统的各个用户的接线。通过使用对于数据传输来说所需的接线来对自动化系统的用户进行能量供应，可以省去这些用户的用于能量供应的额外接线。在自动化系统中，用于组合式能量和数据传输的以太网供电标准(PoweroverEthernet-Standard，PoE)已经被证明为可行。然而，对于其中例如使用自动化系统的比较简单地构造的传感器、马达或执行器的很多应用来说，PoE标准可能设计得不必要地复杂。因此，对于这样简单地构建的应用来说，寻求一种能够同时实现安全且可靠的数据传输以及组合式能量传输的解决方案，然而其中数据传输根据要求简单地来构建。
技术实现思路
因而，能看到本专利技术所基于的任务在于：提供一种用于在自动化系统中进行组合式数据传输和能量传输的高效且简化的系统。该任务借助于独立权利要求的相应的主题来解决。本专利技术的有利的设计方案是相应从属权利要求的主题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于在自动化系统中进行组合式数据传输和能量传输的系统，其中该系统包括：自动化系统的用户和至少一个另外的用户，该用户和该至少一个另外的用户通过数据总线来彼此连接并且构造为通过经由数据总线对数据信号的交换来彼此进行通信；和电压供应装置，用于通过数据总线来给至少该用户供应供电电压，其中至少该用户包括切换元件，用于将该用户从其中该用户不读取由该另外的用户发出的数据信号的休眠状态切换到其中该用户读取由该另外的用户发出的数据信号的读取状态，其中该切换元件构造为：确定由该另外的用户为了对数据传输进行初始化而发出的信号标志符是否与预先确定的信号标志符一致；并且如果所接收到的信号标志符与预先确定的信号标志符一致，则将该用户切换到读取状态下；或者如果所接收到的信号标志符与预先确定的信号标志符不一致，则使该用户保持在休眠状态下，而且其中该用户构造为从读取状态恢复到休眠状态。经此，实现了如下技术优点：可以提供一种用于在自动化系统中进行组合式数据传输和能量传输的鲁棒且简单的系统。在该系统中，用户和至少一个另外的用户通过数据总线来彼此连接并且通过经由数据总线对数据信号的交换来彼此进行通信。为此，该用户可以构造为数据信号的接收方而该另外的用户可以构造为数据信号的发送方。但是，该用户和该至少一个另外的用户也可能不仅构造为数据信号的发送方、而且构造为数据信号的接收方。为此，不仅该用户而且该至少一个另外的用户都可具有发送/接收单元和用于检查信号标志符的切换元件。不仅该用户而且该至少一个另外的用户还可构造为产生相应的信号标志符。通过与数据总线连接的电压供应装置，经由数据总线给至少该用户供应供电电压。为此，该用户相对应地构造为：通过数据总线来被加载供电电压。不仅该用户而且该至少一个另外的用户也都可以通过数据总线来被供应供电电压。该用户至少可以处在休眠状态下或处在读取状态下。在休眠状态下，该用户无视通过数据总线被发送的信号，这些信号不仅能归因于所发出的数据信号、而且能归因于施加在数据总线上的供电电压。只要该用户处在休眠状态下，在该用户与至少一个另外的用户之间的通信就不可能，因为该用户并不读取由该另外的用户发出的数据信号。而在读取状态下，该用户能够接收通过数据总线发出的信号并且对这些信号进行读取。因为除了在数据总线上为了通信而被发出的数据信号之外还附加地附上供电电压，所以对于该用户来说存在如下任务：区分通过数据总线被发送的信号中的哪些信号是用于在该用户与该至少一个另外的用户之间的通信的数据信号，并且因此应被该用户读取，而所发出的信号中的哪些信号例如应被与供电电压关联并且因此不予以读取。为此，该至少一个另外的用户为了对在该至少一个另外的用户与该用户之间的数据传输进行初始化而将信号标志符发送给该用户。通过信号标志符，该至少一个另外的用户用信号通知该用户：在该信号标志符之后发出用于从该另外的用户到该用户的数据传输的数据信号，而且该用户要接受(aufzunehmen)并且读取这些数据信号。为了识别所发出的信号标志符并且为了将所发出的信号标志符标识为用于对数据传输进行初始化的信号标志符，该用户具有切换元件，该切换元件构造为确定由该另外的用户发出的信号标志符是否相应于预先确定的信号标志符。如果所发出的信号标志符被确定与预先确定的信号标志符相同，则该用户将所发出的信号标志符识别为用于对数据传输进行初始化的信号标志符，而且将接收到信号标志符解释成对即将到来的数据传输的初始化。在下文，数据传输是发送方对数据信号的成功发出以及接收方对所发出的数据信号的成功接受和读取。在下文，数据信号是具有相应的电压电平的电压信号，这些电压电平按照信号传输协议分别相应于逻辑一状态1或逻辑零状态0。在下文，信号标志符是特定的电压信号的序列，其中电压信号是相应于逻辑一状态或逻辑零状态的电压电平。由此，信号标志符是逻辑一状态和逻辑零状态的明确序列。切换元件还构造为：如果切换元件识别出所接收到的信号标志符相应于预先确定的信号标志符，则将该用户从休眠状态切换到读取状态，以便这样来实现通过信号标志符所预告的数据传输。在切换到读取状态之后，该用户能够读取由该另外的用户为了数据传输而发送的数据信号，使得在这两个用户之间的基于数据的通信得以实现。在这种情况下，该另外的用户在所发出的信号标志符之后立即发送用于数据传输的数据信号。对于切换元件识别出所接收到的信号标志符与预先确定的信号标志符不一致的情况来说，切换元件使该用户保持在休眠状态下并且在该用户与该另外的用户之间的数据传输不发生。这例如当所发出的信号标志符不是针对相应的用户所确定的时可能发生，因为并不应该发起与该用户的数据传输。也可以与信号标志符区分如下电压电平的随机序列，所述电压电平不能归因于所发出的信号标志符，而是来源于施加在总线上的电压的随机的电压波动或者由于例如经由电容或电感耦合的外部干扰所引起并且仅仅看上去类似于信号标志符。由于这种电压电平序列而错误地发起的数据传输可以予以避免，其方式是误认为信号标志符而被接收的电压电平序列在与预先确定的信号标志符是否相同方面被检查。如果在该用户与该至少一个另外的用户之间的数据传输通过该至少一个另外的用户发出正确的信号标志符以及通过接下来发出被确定用于数据传输的数据信号而得以实现，则在该用户与该另外的用户之间的数据传输结束之后该用户能够重新恢复到休眠状态。在休眠状态下，该用户重新不读取来自数据总线的其它电压信号，直至该用户由于信号标志符的再次发出而重新被切换到读取状态下。该用户也可具有发送状态，在该发送状态下，该用户能够发出相应的数据信号。因此，通过切换元件和由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在自动化系统(300)中进行组合式数据传输和能量传输的系统(100)，其包括：/n-自动化系统(300)的用户(101)和至少一个另外的用户(103)，所述用户和所述至少一个另外的用户通过数据总线(105)来彼此连接并且构造为通过经由所述数据总线(105)对数据信号(DS)的交换来彼此进行通信；和/n-电压供应装置(107)，用于通过所述数据总线(105)给至少所述用户(101)供应供电电压；/n-其中至少所述用户(101)包括切换元件(117)，用于将所述用户(101)从其中所述用户(101)不读取由所述另外的用户(103)发出的数据信号(DS)的休眠状态切换到其中所述用户(101)读取由所述另外的用户(103)发出的数据信号(DS)的读取状态；/n-其中所述切换元件(117)包括：/n-移位寄存器(201)，用于寄存所述另外的用户(103)的信号标志符(SK)；和/n-与所述移位寄存器(201)连接的逻辑元件(205)，用于确定所寄存的信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符是否一致，其中所述逻辑元件(205)构造为具有多个逻辑门元件的逻辑门，其中所述逻辑门元件构造为在所述移位寄存器(201)的录入项之间建立逻辑连接，以及其中所述逻辑门构造为：基于所述移位寄存器(201)的录入项的逻辑连接来确定至少一个逻辑真值以及基于所述至少一个逻辑真值来确定：由所述另外的用户(103)为了对数据传输进行初始化而发出的信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符是否一致，以及其中所述切换元件(117)构造为：如果所接收到的信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符一致，则将所述用户(101)切换到读取状态下；或者，如果所接收到的信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符不一致，则使所述用户(101)保持在休眠状态下；以及/n-其中所述用户(101)构造为能从所述读取状态恢复到所述休眠状态。/n...

【技术特征摘要】
20190619 DE 102019116657.81.一种用于在自动化系统(300)中进行组合式数据传输和能量传输的系统(100)，其包括：
-自动化系统(300)的用户(101)和至少一个另外的用户(103)，所述用户和所述至少一个另外的用户通过数据总线(105)来彼此连接并且构造为通过经由所述数据总线(105)对数据信号(DS)的交换来彼此进行通信；和
-电压供应装置(107)，用于通过所述数据总线(105)给至少所述用户(101)供应供电电压；
-其中至少所述用户(101)包括切换元件(117)，用于将所述用户(101)从其中所述用户(101)不读取由所述另外的用户(103)发出的数据信号(DS)的休眠状态切换到其中所述用户(101)读取由所述另外的用户(103)发出的数据信号(DS)的读取状态；
-其中所述切换元件(117)包括：
-移位寄存器(201)，用于寄存所述另外的用户(103)的信号标志符(SK)；和
-与所述移位寄存器(201)连接的逻辑元件(205)，用于确定所寄存的信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符是否一致，其中所述逻辑元件(205)构造为具有多个逻辑门元件的逻辑门，其中所述逻辑门元件构造为在所述移位寄存器(201)的录入项之间建立逻辑连接，以及其中所述逻辑门构造为：基于所述移位寄存器(201)的录入项的逻辑连接来确定至少一个逻辑真值以及基于所述至少一个逻辑真值来确定：由所述另外的用户(103)为了对数据传输进行初始化而发出的信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符是否一致，以及其中所述切换元件(117)构造为：如果所接收到的信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符一致，则将所述用户(101)切换到读取状态下；或者，如果所接收到的信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符不一致，则使所述用户(101)保持在休眠状态下；以及
-其中所述用户(101)构造为能从所述读取状态恢复到所述休眠状态。


2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述切换元件(117)被构造为：执行逻辑运算，以及基于所述逻辑运算来将所接收到的信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符进行比较、并确定所接收到的信号标志符(SK)与所述预先确定的信号标志符是否一致。


3.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述切换元件(117)包括：
-与所述逻辑元件(205)连接的保持元件(207)，用于如果所述逻辑元件(205)确定所接受的信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符一致、则将所述用户(101)切换到读取状态下，以及用于如果所述逻辑元件(205)确定所述信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符不一致、则使所述用户(101)保持在休眠状态下。


4.根据权利要求3所述的系统(100)，其中所述保持元件(207)包括S-R锁存器(209)和多路复用器(211)。


5.根据上述权利要求中任一项所述的系统(100)，其中所述数据总线(105)是差分数据总线。


6.根据上述权利要求中任一项所述的系统(100)，其中由所述用户(101)和/或由所述另外的用户(103)发出的数据信号(DS)以没有直流分量的信号编码来予以编码。


7.根据上述权利要求中任一项所述的系统(100)，其中所述用户(101)和/或所述另外的用户(101)通过耦合元件(501)来耦合到所述数据总线(105)上，以便取用所述供电电压。


8.根据上述权利要求中任一项所述的系统(100)，所述系统还包括：
-至少一个滤波元件(113)，用于将至少一个用户的数据信号(DS)与所述供电电压分离，其中所述滤波元件包括高通滤波器和/或低通滤波器。


9.一种用于根据上述权利要求1至8中任一项所述的系统(100)的用户(101)，其中所述用户(101)构造为经由自动化系统(300)的数据总线(105)通过数据信号(DS)的交换来与所述自动化系统(300)的至少一个另外的用户(103)进行通信以及由所述自动化系统(300)的电压供应装置(107)通过所述数据总线(105)来被加载供电电压，所述用户包括：
-处理器单元(111)，用于读取所述自动化系统(300)的另外的用户(103)的数据信号(DS)；
-耦合元件(501)，用于将所述用户(101)耦合到所述数据总线(105)上从而接受所述供电电压；以及
-切换元件(109)，用于将所述用户(101)切换到其中所述处理器单元(111)能够读取所接收到的数据信号(DS)的读取状态下，以及用于使所述用户(101)保持在其中所述处理器单元(111)不读取所接收到的数据信号(DS)的休眠状态下，
其中所述切换元件(109)包括：
-移位寄存器(201)，用于寄存所述另外的用户(103)的信号标志符(SK)；和
-与所述移位寄存器(201)连接的逻辑元件(205)，用于确定所寄存的信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符是否一致，其中所述逻辑元件(205)被构造为具有多个逻辑门元件的逻辑门，其中所述逻辑门元件被构造为在所述移位寄存器(201)的录入项之间建立逻辑连接，以及其中所述逻辑门构造为：基于所述移位寄存器(201)的录入项的逻辑连接来确定至少一个逻辑真值并且基于所述至少一个逻辑真值来确定：由所述另外的用户(103)为了对数据传输进行初始化而发出的信号标志符(SK)与预先确定的信号标志符是否一致，以及其中所述切换...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·波尔，约翰内斯·奎恩，法比安·梅恩，托马斯·雷蒂格，
申请(专利权)人：贝克霍夫自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE