在基礎(chǔ)模塊和第一擴展模塊間進行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê脱b置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在基礎(chǔ)模塊和擴展模塊之間進行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê脱b置?；A(chǔ)模塊和擴展模塊尤其用于對電機進行控制和監(jiān)控。
【背景技術(shù)】
[0002]由基礎(chǔ)模塊和至少一個擴展模塊形成的系統(tǒng)尤其應(yīng)用在工業(yè)自動化技術(shù)的領(lǐng)域中?；A(chǔ)模塊(基礎(chǔ)設(shè)備)在此尤其是具有控制功能的過載保護設(shè)備。至少一個擴展模塊尤其是電流檢測模塊、電壓監(jiān)控模塊、操作模塊和/或顯示模塊。借助擴展模塊，基礎(chǔ)模塊能夠以擴展模塊的至少一個功能進行擴展。為了在基礎(chǔ)模塊和至少一個擴展模塊之間進行通信，基礎(chǔ)模塊和擴展模塊分布包括一個系統(tǒng)接口，通過該系統(tǒng)接口實現(xiàn)在基礎(chǔ)模塊和擴展模塊之間的串行數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)接口具有作為串行外圍設(shè)備接口的四個針腳(縮寫:SPI)和兩個作為通用非同步收發(fā)器(縮寫:UART)接口或作為內(nèi)部集成電路(縮寫:I2C)接口的兩個針腳。
[0003]這種類型的系統(tǒng)例如為西門子公司的模塊化構(gòu)造的電機管理系統(tǒng)“snrocoDEpro”。模塊化構(gòu)造的電機管理系統(tǒng)Sn1CODE pro設(shè)計用于低壓范圍中的電機并且允許通過PR0FIBUS或者PR0FINET直接連接至自動化系統(tǒng)。其覆蓋最重要的功能關(guān)系，包括在電機支路和自動化系統(tǒng)之間的安全指向的斷開，并且在僅僅一個緊湊的系統(tǒng)中統(tǒng)一了所有必要的保護功能、監(jiān)控功能、安全功能和用于通過電機支路控制的電機的控制功能。模塊化構(gòu)造的電機管理系統(tǒng)S頂0C0DE pro包括基礎(chǔ)模塊(基礎(chǔ)設(shè)備)，其能夠取決于電機管理系統(tǒng)的所希望的功能性以擴展模塊進行擴展。為了在基礎(chǔ)模塊和至少一個擴展模塊之間進行通信，各個模塊分別具有一個上述的系統(tǒng)接口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，對所提及的裝置進行進一步改進，從而能夠在基礎(chǔ)模塊和擴展模塊之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的改進的數(shù)據(jù)傳輸。尤其是大于10字節(jié)的數(shù)據(jù)包應(yīng)該能夠被改進地在基礎(chǔ)模塊和擴展模塊之間進行傳輸。
[0005]該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法，也就是通過用于在基礎(chǔ)模塊和第一擴展模塊之間進行串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒▽崿F(xiàn)，其中，基礎(chǔ)模塊和第一擴展模塊分別包括一個第一系統(tǒng)接口，該第一系統(tǒng)接口具有作為串行外圍設(shè)備接口的四個針腳和作為UART接口或者作為i2c接口的兩個針腳，其中，基礎(chǔ)模塊的第一系統(tǒng)接口與擴展模塊的第一系統(tǒng)接口連接，并且在基礎(chǔ)模塊和第一擴展模塊之間通過串行外圍設(shè)備接口的數(shù)據(jù)傳輸是循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸并且通過UART接口或者I2C接口的數(shù)據(jù)傳輸是非循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸，其中為了從基礎(chǔ)模塊至第一擴展模塊交換數(shù)據(jù)包，基礎(chǔ)模塊借助在與第一擴展模塊的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸中的至少一個控制字節(jié)向第一擴展模塊指出，通過非循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸將數(shù)據(jù)包傳輸給第一擴展模塊，并且隨后將數(shù)據(jù)包通過非循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸傳輸給第一擴展模塊，并且該目的通過根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，也就是通過用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的系統(tǒng)實現(xiàn)，其中，該系統(tǒng)包括基礎(chǔ)模塊和第一擴展模塊。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)選的改進方案在從屬權(quán)利要求2至9中給出。
[0007]在系統(tǒng)接口中，至少兩個接口組合成總接口。系統(tǒng)接口包括SPI和UART接口和/或1?接口。SPI通過系統(tǒng)接口的四個針腳實現(xiàn)。UART和/或1?接口通過系統(tǒng)接口的兩個另外的針腳實現(xiàn)。
[0008]各個模塊(基礎(chǔ)模塊和擴展模塊)分別包括通信器件。該通信器件用于經(jīng)由系統(tǒng)接口、即通過串行外圍設(shè)備接口的四個針腳和UART和I2C接口的兩個針腳發(fā)送和接收各個數(shù)據(jù)。
[0009]系統(tǒng)特別地是電機管理系統(tǒng)，借助該電機管理系統(tǒng)能夠?qū)﹄姍C進行控制。通過電機管理系統(tǒng)可以優(yōu)選地對開關(guān)設(shè)備(例如接觸器)進行控制，經(jīng)由該開關(guān)設(shè)備對電機的供電鏈路進行引導(dǎo)。
[0010]模塊(基礎(chǔ)模塊和擴展模塊)經(jīng)由SPI的通信是循環(huán)通信。循環(huán)通信的報文包括優(yōu)選最多31個字節(jié)。循環(huán)報文分別具有至少一個控制字節(jié)，至少一個數(shù)據(jù)字節(jié)以及優(yōu)選還有ID字節(jié)(識別碼)，組識別字節(jié)和/或CS字節(jié)。借助組識別字節(jié)能夠優(yōu)選有目的地對系統(tǒng)的擴展模塊進行尋址。
[0011]經(jīng)由至少一個控制字節(jié)，基礎(chǔ)模塊能夠有目的地通知被尋址的擴展模塊，即經(jīng)由非循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸為被尋址的擴展模塊傳輸數(shù)據(jù)包。至少一個控制字節(jié)優(yōu)選是一個控制字
Τ ο
[0012]CS字節(jié)是1個字節(jié)的檢查值(Checksum)，其通過報文(無CA字節(jié))形成。同樣也可以考慮8字節(jié)的CRC檢查值。
[0013]模塊(基礎(chǔ)模塊和擴展模塊)經(jīng)由UART接口或者I2C接口的通信是非循環(huán)通信。在模塊經(jīng)由UART接口或者I2C接口點對點地通信時，在基礎(chǔ)模塊和擴展模塊之間或者可以運行UART通信或者運行I2C通信。經(jīng)由SPI的系統(tǒng)總線與非循環(huán)通信并行地循環(huán)地繼續(xù)工作。優(yōu)選的是，通過經(jīng)由系統(tǒng)總線發(fā)送表征性的ID字節(jié)確定了，哪些可行的點對點的連接(UART或者I2C)能夠由基礎(chǔ)模塊激活或者去激活。
[0014]根據(jù)經(jīng)由非循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸進行傳輸?shù)闹辽僖粋€控制字節(jié)向第一擴展模塊指出，經(jīng)由非循環(huán)數(shù)據(jù)通道為第一擴展模塊傳輸數(shù)據(jù)包。第一擴展模塊因此可以不妨礙循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸?shù)亟?jīng)由非循環(huán)數(shù)據(jù)通道接收所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并進而接收數(shù)據(jù)包。以這種方式能夠在保留循環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)难h(huán)時間的情況下，經(jīng)由非循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸有目的地將數(shù)據(jù)從基礎(chǔ)模塊傳輸至系統(tǒng)的擴展模塊。
[0015]在本發(fā)明的有利的實施方式中，基礎(chǔ)模塊和擴展模塊用于對電機進行控制和/或監(jiān)控。尤其是對于借助基礎(chǔ)模塊和擴展模塊控制和/或監(jiān)控的電機的啟動或者短時運行來說，必要的是能夠在基礎(chǔ)模塊和擴展模塊之間傳輸更大量的數(shù)據(jù)。
[0016]通過在非循環(huán)通訊中傳輸較大的數(shù)據(jù)包，就可以經(jīng)由串行外圍設(shè)備接口(系統(tǒng)總線)保持高的傳輸速度。不需要延長循環(huán)數(shù)據(jù)通信的循環(huán)時間。
[0017]在本發(fā)明的另一個有利的實施方式中，基礎(chǔ)模塊包括集成的PR0IBUS或者PR0FINET接口。這實現(xiàn)了基礎(chǔ)模塊和與之連接的擴展模塊標(biāo)準(zhǔn)化地接入上級的自動化系統(tǒng)中?；A(chǔ)模塊優(yōu)選地包括至少四個二進制的輸入端和至少三個單穩(wěn)的繼電器輸出端。基礎(chǔ)模塊優(yōu)選設(shè)計用于DC 24伏特或者AC/DC 110至240伏特的供電電壓。
[0018]在本發(fā)明的另一個有利的實施方式中，擴展模塊是操作模塊、數(shù)字模塊、接地模塊、溫度模塊、模擬模塊或者這些模塊的組合。
[0019]操作模塊用于對電機支路進行控制。其例如可以安裝到開關(guān)柜門中，從而能夠直接地在開關(guān)柜處對電機支路進行操作。系統(tǒng)接口或者附加地模擬地構(gòu)造的系統(tǒng)接口優(yōu)選地前側(cè)地集成在操作模塊中。經(jīng)由該系統(tǒng)接口，優(yōu)選地實現(xiàn)了操作模塊或者電機管理系統(tǒng)(基礎(chǔ)模塊和作為擴展模塊的操作模塊)的參數(shù)化和診斷。操作模塊優(yōu)選地包括用于插接上尋址插頭或者存儲器模塊的器件，從而能夠分配PR0FIBUS地址或者甚至對電機管理系統(tǒng)進行完全的參數(shù)化。為了能夠?qū)y量值，運行數(shù)據(jù)和診斷數(shù)據(jù)直接地在開關(guān)柜處顯示，操作模塊優(yōu)選地包括顯示部件。借助操作模塊的輸入部件，例如鍵盤部件能夠優(yōu)選地直接設(shè)定參數(shù)、如電機額定電流和/或電機管理系統(tǒng)的極限值。
[0020]借助數(shù)字模塊尤其能夠輸入和/或輸出附加的過程信號。為此，數(shù)字模塊優(yōu)選地包括雙穩(wěn)的繼電器輸出端，從而即使在失去供電電壓之后也能夠保持繼電器輸出端的開關(guān)狀態(tài)。
[0021 ] 接地模塊如下地構(gòu)造，即其借助總和電流互感器實現(xiàn)接地監(jiān)控。
[0022]與溫度模塊的熱敏電阻-電機保護并行地，能夠借助溫度模塊優(yōu)選地將至少一個模擬的溫度傳感器(例如Ptl00，Ptl000)接入到電機管理系統(tǒng)的過程中。以這種方式例如借助電機管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對軸承溫度、變速器油溫度或者冷卻劑溫度的監(jiān)控。
[0023]模擬模塊包括至少一個模擬輸入端和/或輸出端。以這種方式，電機管理系統(tǒng)能夠以模擬模塊的至少一個模擬的輸入端和/或輸出端進行擴展。
[0024]在本發(fā)明的另一個有利的實施方式中，數(shù)據(jù)包大于10字節(jié)。在大于10字節(jié)的數(shù)據(jù)包的情況中，存在更大的數(shù)據(jù)包。