Anlage mit n mechanisch miteinander verbundenen Einrichtungen

Die Erfindung betrifft eine Anlage mit n mechanisch miteinander verbundenen Einrichtungen, wobei jede Einrichtung mindestens ein digitales Steuergerät umfasst, und wobei die Steuergeräte über einen gemeinsamen Daten-Bus miteinander vernetzt sind.

Bei einer derartigen Anlage kann es sich beispielsweise um einen Baggerarm oder einen Roboter handeln, bei dem die einzelnen Einrichtungen über Gelenke miteinander verbunden sind und unabhängig voneinander bewegt werden sollen.

Üblicherweise werden bei bekannten derartigen Anlagen sowohl Leitungen zur Energieversorgung als auch zur Datenübertragung mittels eines Daten-Busses (z.B. für die Übertragung von Steuersignalen zur Steuerung der Bewegung der Gelenke) über die Verbindungsstellen der Einrichtungen geführt. Sofern der Daten-Bus im Bereich einer Verbindungsstelle (z.B. eines Gelenkes) zwischen zwei benachbarten Einrichtungen beschädigt wird, etwa weil das entsprechende Kabel bricht oder reißt, sind häufig alle Einrichtungen der Anlage nicht mehr bestimmungsgemäß steuerbar, da ein ordnungsgemäßer Ab- schluss des Daten-Busses fehlt. Dieses kann z.B. dazu führen, dass der entsprechende Baggerarm oder der Roboter nicht mehr in eine definierte Position (etwa seine Transportstellung) gebracht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zu offenbaren, die bei einer Beschädigung oder Zerstörung des Daten-Busses - insbesondere im Bereich der Verbindungsstellen zwischen den Einrichtungen der Anlage - einen weiteren Betrieb derjenigen Einrichtungen der Anlage zulässt, die sich vor der beschädigten Stelle bzw. der Bruchstelle des Daten-Busses befinden.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, benachbarte Einrichtungen der Anlage zusätzlich über eine außerhalb eines Daten-Busses geführte Kontrollverbindung miteinander zu verbinden. Sofern die Kontrollverbindung zwischen zwei benachbarten Einrichtungen unterbrochen ist, wird angenommen, dass auch der Daten-Bus in diesem Bereich schadhaft ist. Der Daten-Bus wird in einem derartigen Fall dann automatisch mit einem Abschlusswiderstand abgeschlossen, der sich in der vor der schadhaften Kontrollleitung befindlichen Einrichtung befindet.

Aus der DE 197 33 760 C2 ist eine Daten-Bus-Leitung mit Sende- und Empfangskomponenten bekannt, bei welchem an jedem Knoten ein Abschlusswiderstand in die Busleitung schaltbar ist. Beidseitig des Widerstandes sind jeweils ein unabhängig betätigbarer erster bzw. zweiter Schalter eingebunden, mit dem die Busleitung beiderseits des Widerstandes unterbrochen werden kann.

Eine Vorrichtung für einen Powerring beschreibt die DE 199 16 452 C2. Eine Fehlererkennung für einen Powerring wird in der DE 103 29 914 B4 offenbart.

Die EP 1 069 733 A2 betrifft einen CAN für den Einsatz in Echtzeit-Steuerung, Diagnose und Fertigung unterstützen Anwendungen in Kraftfahrzeugen, wie Traktoren, Mähdreschern, Feldhäckslern und der Bauindustrie. Jede der Einrichtungen umfasst mindestens ein digitales Steuergerät, wobei diese über den gemeinsamen Daten-Bus miteinander vernetzt sind. Jeder Knoten ist mit einem ersten Abschlusswiderstand verbunden. In den Knoten sind Umschaltelemente eingebunden, welches derart ansteuerbar ist, dass der Knoten der jeweiligen Einrichtung mit dem Knoten der nachfolgenden Einrichtung hergestellt wird, wenn zwischen der jeweiligen Einrichtung und der nachfolgenden Einrichtung eine Kontrollverbindung vorhanden ist. Bei Unterbrechung der Kontrollverbindung verbinden die Umschaltelemente den entsprechenden Knoten automatisch mit einem anderen Abschlusswiderstand.

Die WO 98/30961 A1 beschreibt ein elektronisches Bussystem, wobei der Busdraht in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt ist, die mittels verbindender Schaltungen mitei- nander verbunden sind, und der Bus eine ringförmige Einheit bildet. Jede Verbindungsschaltung enthält eine linke Relaisschaltung, die so eingerichtet ist, dass sie einen linken Anschluss jedes Drahtes jeweils mit einem Knoten oder mit einem ersten Abschlusswiderstand verbindet und eine rechte Relaisschaltung, die ihrerseits so eingerichtet ist, dass sie einen rechten Anschluss jedes Drahtes mit einem der Knotern oder mit einem zweiten Abschlusswiderstand verbindet. Eine zentrale Relaiseinrichtung ist so eingerichtet, dass sie, wenn der erste oder zweite Abschlusswiderstand verbunden ist, einen dritten Abschlusswiderstand mit den zwei anderen Knoten verbindet.

Die DE 30 12 438 A1 offenbart ein Daten-Übertragungs-System im Bankverkehr. Um die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Datennetze sicherzustellen ist vorgesehen, dass die Stationen eines Netzes über ein Leiterbündel oder entsprechende Mikrowellenstrecken in einer ringförmigen Konfiguration verbunden werden. In der Fehlersuch-Betriebsart wird ein Leistungstreiber einmal mit einem ersten Abschlusswiderstand verbunden und danach mit einem Abschlusswiderstand in der vorher nicht abgeschlossenen Richtung der Leitung.

Zur Realisierung der vorliegenden Erfindung enthält jede der„n" Einrichtungen einen ihr zugeordneten Daten-Bus-Abschnitt, wobei der Daten-Bus-Abschnitt der n ^' ten Einrichtung mit einem ersten Abschlusswiderstand verbunden ist. Die verbleibenden n-1 Einrichtungen enthalten jeweils ein Umschaltelement, das die Verbindung ihres Daten-Bus- Abschnittes mit dem Daten-Bus-Abschnitt der nachfolgenden Einrichtung nur dann herstellt, wenn zwischen der jeweiligen Einrichtung und der nachfolgenden Einrichtung die Kontrollverbindung vorhanden ist. Anderenfalls verbindet das Umschaltelement den entsprechenden Daten-Bus-Abschnitt automatisch mit einem in der entsprechenden Einrichtung befindlichen zweiten Abschlusswiderstand.

Vorzugsweise sollte sich die Kontrollverbindung möglichst in der Nähe des die Einrichtungen verbindenden Daten-Busses befinden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Umschaltelemente der n-1 Einrichtungen jeweils ein bewegliches Kontaktstück und mindestens zwei feste Kontaktstücke. Dabei sind das bewegliche Kontaktstück mit dem der jeweiligen Einrichtung zugeordneten Daten-Bus-Abschnitt, das erste feste Kontaktstück mit dem Daten- Bus-Abschnitt der jeweils nachfolgenden Einrichtung und das zweite feste Kontaktstück mit dem der entsprechenden Einrichtung zugeordneten zweiten Abschlusswiderstand des Daten-Busses verbunden.

Bei den Umschaltelementen handelt es sich vorzugsweise um elektrische oder elektronische Schaltelemente, wobei als Kontrollverbindung eine Steuerleitung dient, über welche das jeweilige Schaltelement mit dem Steuergerät der nachfolgenden Einrichtung verbindbar und derart aktivierbar ist, dass bei einer fehlerfreien Verbindung des Schaltelementes mit dem Steuergerät die Daten-Bus-Abschnitte der beiden Einrichtungen miteinander verbunden sind. Im Falle einer Zerstörung oder Entfernung der Steuerleitung oder auch bei einer nicht funktionsfähigen nachfolgenden Einrichtung verbindet das elektronische Schaltelement den entsprechenden Daten-Bus-Abschnitt automatisch mit dem zweiten Abschlusswiderstand.

Bei der Kontrollverbindung zwischen der entsprechenden Einrichtung und der nachfolgenden Einrichtung kann es sich auch um die Energie-Versorgungsleitung des jeweiligen elektrischen oder elektronischen Schaltelementes handeln, wobei die Versorgungsleitung mechanisch mit der der Einrichtung nachfolgenden Einrichtung verbunden ist, so dass bei einer Zerstörung der Versorgungsleitung das Schaltelement ohne Strom ist und eine Schaltstellung einnimmt, bei welcher der entsprechende Daten-Bus-Abschnitt automatisch mit dem Abschlusswiderstand verbunden wird.

Dabei kann die Energieversorgung des Schaltelementes sowohl von der Einrichtung erfolgen, dem das Schaltelement zugeordnet ist, so dass die Versorgungsleitung einen schleifenförmig, über die nachfolgende Einrichtung geführten Verlauf aufweist, oder die Energieversorgung des Schaltelementes kann durch die nachfolgende Einrichtung erfolgen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 eine aus vier Einrichtungen bestehende Anlage, bei denen das Umschaltelement der jeweiligen Einrichtung über eine Steuerleitung mit dem Steuergerät der nachfolgenden Einrichtung verbunden ist und Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Einrichtung, bei denen das Umschaltelement der jeweiligen Einrichtung mit einer Energieversorgungsleitung verbunden ist, welche einen schleifenförmigen, über die benachbarte Einrichtung geführten Verlauf aufweist.

In Fig. 1 ist mit 1 eine schematisch dargestellte Anlage mit vier mechanisch miteinander verbundenen Einrichtungen 2-5 wiedergegeben, wobei jede der Einrichtungen 2-5 mindestens ein digitales Steuergerät 6 umfasst, und wobei die Steuergeräte 6 über einen Daten-Bus 7 miteinander vernetzbar sind.

Jede der vier Einrichtungen 2-5 umfasst einen ihr zugeordneten Daten-Bus-Abschnitt 70- 73, wobei der Daten-Bus-Abschnitt 73 der Einrichtung 5 mit einem ersten Abschlusswiderstand 8 verbunden ist;

Die verbleibenden 3 Einrichtungen 2-4 weisen jeweils ein Umschaltelement 9 auf. Dieses umfasst jeweils ein bewegliches Kontaktstück 10 und zwei feste Kontaktstücke 11 und 12. Dabei sind das bewegliche Kontaktstück 10 jeweils mit dem der entsprechenden Einrichtung 2-4 zugeordneten Daten-Bus-Abschnitt 70-72, das erste feste Kontaktstück 11 mit dem Daten-Bus-Abschnitt 71-73 der jeweils nachfolgenden Einrichtung 3-5 und das zweite feste Kontaktstück 12 mit einem der entsprechenden Einrichtung 2-4 zugeordneten zweiten Abschlusswiderstand 13 des Daten-Busses 7 verbunden (bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage sind alle beweglichen Kontaktstücke 10 der Umschaltelemente 9 mit den zweiten festen Kontaktstücken 12 verbunden, sodass lediglich die Einrichtung 2 über den Daten-Bus 7 ansteuerbar ist).

Bei den Umschaltelementen 9 handelt es sich um ein elektronisches Schaltelement, welches über eine externe Steuerleitung 14 mit dem Steuergerät 6 der nachfolgenden Einrichtung 3-5 verbunden und durch dieses aktivierbar ist. Solange daher entsprechende Steuersignale über die Steuerleitung 14 übertragen werden, verbindet das Umschaltelement 9 die Daten-Bus-Abschnitte 70-73 der benachbarten Einrichtungen 2-5 miteinander. Bei einer Zerstörung oder Entfernung der Steuerleitung 14 sowie einer Fehlermeldung über die Steuerleitung 14 verbindet das Umschaltelement 9 automatisch den der Einrichtung 2-4 zugeordneten Daten-Bus-Abschnitt 70-72 mit dem der Einrichtung 2-4 zugeordneten zweiten Abschlusswiderstand 13, sodass auch alle Daten-Bus-Abschnitte, der vor dieser Einrichtung liegenden Einrichtungen mit dem zweiten Abschlusswiderstand 13 ab- geschlossen sind und über den Daten-Bus 7 Steuersignale empfangen.

Fig. 2 zeigt eine gegenüber Fig. 1 etwas abgewandelte Anlage 1 ^' . Dabei handelt es sich bei dem Umschaltelement 9 ^' der jeweiligen Einrichtung um ein elektrisches oder elektronisches Schaltelement, dessen Energie-Versorgungsleitung 15 mechanisch mit der nachfolgenden Einrichtung verbunden ist, sodass bei einer Zerstörung oder Entfernung der Versorgungsleitung 15 das entsprechende elektronische Schaltelement automatisch durch ein nicht dargestelltes Rückstellelement (Feder) in seine Ruhestellung gelangt und den Daten-Bus-Abschnitt dieser Einrichtung mit dem zweiten Abschlusswiderstand 13 verbindet.

Bei der Steuerleitung 14 und der Versorgungsleitung 15 handelt es somit um Kontrollverbindungen 14, 15, die außerhalb des Daten-Busses 7, also getrennt von diesem geführt sind.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann die Kontrollverbindung zwischen der jeweiligen Einrichtung und der nachfolgenden Einrichtung beispielsweise auch aus einer drahtlosen Verbindung bestehen.

Um die Anlage auf einfache Weise modular aufzubauen, kann die n ^' te Einrichtung ebenfalls mit einem Schaltelement versehen sein. Da dieser Einrichtung keine weitere Einrichtung folgt, würde das Schaltelement automatisch den entsprechenden Daten-Bus- Abschnitt mit dem ersten Abschlußwiderstand verbinden.

Aus der Tatsache, dass die Daten-Bus-Abschnitte über die Schaltelemente seriell miteinander verbindbar sind, folgt allerdings nicht, dass auch die Einrichtungen alle seriell miteinander verbunden sein müssen. Bezugszeichenliste ,1 ^' Anlage

-5 Einrichtungen

Steuergerät

Daten-Bus

0-73 Daten-Bus-Abschnitte

erster Abschlusswiderstand

,9 ^' Umschaltelemente

bewegliches Kontaktstück

(erstes) festes Kontaktstück

(zweites) festes Kontaktstück

zweiter Abschlusswiderstand

Steuerleitung, Kontrollverbindung

(Energie-) Versorgungsleitung, Kontrollverbindung