DE102007041744A1 - Measuring transducer's i.e. rotary incremental encoder, data transmitting method for monitoring electric motor, involves switching data, signals, instructions and power supply from/to transducer on connection with reduced number of wires - Google Patents

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Abstract

The method involves switching data, signals, instructions and a power supply from and/or to a measuring transducer (2) e.g. rotary encoder, on a connection (6) e.g. CAT5 cable, with reduced number of wires. A switching device (5) is connected between a controller (4) and the transducer. The connection between the controller and/or switching device and transducer is bidirectionally operated. Control data, voltage and special program data for the transducer are transmitted from the controller. Data of the transducer is transmitted from the transducer and/or switching device to the controller. An independent claim is also included for a device for transmitting data of a measuring transducer to a controller.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten eines Messwertaufnehmers zu einem Regler, insbesondere zum Überwachen eines Elektromotors, sowie eine Vorrichtung hierfür.The The invention relates to a method for transmitting data a transducer to a controller, in particular for monitoring an electric motor, and a device for this.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Messwertaufnehmer, wie beispielsweise Drehgeber, sind in vielfältiger Form und Ausführung auf dem Markt. Nur beispielsweise wird auf die DE 20 2006 003 571 U1 . Über diese Messwertaufnehmer werden Daten einer Arbeitsgerätschaft erfasst und an eine Erfassungseinheit, beispielsweise einen Regler, weitergegeben.Transducers, such as encoders, are available in a variety of forms and designs on the market. Only for example will be on the DE 20 2006 003 571 U1 , By means of these transducers, data of a working tool shank are recorded and passed on to a capturing unit, for example a controller.

Aus der EP 0 171 579 B1 ist eine Anordnung zur seriellen Übertragung der Messwerte eines solchen Messwertaufnehmers bekannt. Von einer Steuerungseinheit werden über eine Taktleitung Taktimpulsfolgen abgegeben.From the EP 0 171 579 B1 An arrangement for the serial transmission of the measured values of such a transducer is known. From a control unit clock pulse trains are delivered via a clock line.

Über einen Strom-Spannungs-Wandler gelangen die Taktimpulsfolgen an ein Schieberegister, das kontinuierlich die Messwerte von dem Messwertaufnehmer erhält. Diese Werte werden seriell ausgelesen und über eine weitere Datenleitung zu der Steuerungseinheit zurück übertragen. Bei beiden Leitungen handelt es sich um getwistete Leitungen.about a current-voltage converter, the clock pulse sequences arrive at Shift register that continuously reads the readings from the transducer receives. These values are read serially and over transfer another data line back to the control unit. Both lines are twisted lines.

Aus der EP 0 660 209 B2 ist ein Verfahren zur seriellen Datenübertragung zwischen einer Positionsmesseinrichtung und einer Verarbeitungseinheit bekannt, wobei Befehle über eine Taktleitung von der Verarbeitungseinheit zu der Positionsmesseinrichtung als Datenwörter bitseriell übertragen werden und die Positionsmesseinrichtung daraufhin veranlasst wird, einen Befehl auszuführen und einen Positionsmesswert an einen Speicher abzugeben. Dieser wird dann taktsynchron über eine weitere Datenleitung an die Verarbeitungseinheit übertragen.From the EP 0 660 209 B2 For example, a method for serial data transmission between a position-measuring device and a processing unit is known, in which commands are bit-serial transmitted via a clock line from the processing unit to the position-measuring device as data words and the position-measuring device is then caused to execute a command and deliver a position measurement value to a memory. This is then transferred isochronously via a further data line to the processing unit.

Nachteilig bei der bisherigen Anordnung ist eine niedrige Übertragungsrate mit der Folge, dass der Regler mit dem Messwertaufnehmer synchronisiert werden muss. Die bisher maximal erreichbare Zykluszeit beträgt ca. 10 μsec.synchron.adversely in the previous arrangement is a low transfer rate with the result that the controller synchronizes with the transducer must become. The maximum achievable cycle time is approx. 10 μsec.synchronous.

AUFGABETASK

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der o. g. Art zu entwickeln, bei welcher der Austausch der Daten usw. zwischen Regler und Messwertaufnehmer wesentlich vereinfacht und gegenüber derzeit vorhandenen digitalen Verfahren wesentlich beschleunigt ist.task It is the object of the present invention to provide a method and an apparatus the o. g. To develop way in which the exchange of data, etc. between controller and sensor significantly simplified and essential compared to currently available digital methods is accelerated.

LÖSUNG DER AUFGABESOLUTION OF THE TASK

Zur Lösung der Aufgabe führt, dass eine Mehrzahl von Daten, Signalen, Befehlen od. dgl. und eine Energieversorgung auf nur eine Verbindung mit einer geringeren Anzahl von Adern von bzw. zum Messwertaufnehmer aufgeschaltet werden.to Solution to the problem that leads to a plurality of Data, signals, commands od. Like. And a power supply only one connection with a smaller number of wires from or be connected to the transducer.

Möglich ist eine Protokollumsetzung auf bestehende Industrieprotokolle mit der Option der Integration von Hard- und Software auf der Steuerungsseite. Die Daten werden in Echtzeit innerhalb eines Telegrammrahmens übertragen.Possible is a protocol implementation based on existing industry protocols the option of integrating hardware and software on the control side. The data is transmitted in real time within a telegram frame.

Das bedeutet auch, dass zwischen Messwertaufnehmer und Schalteinrichtung nur noch ein Kabel mit einer verringerten Anzahl von Adern vorgesehen ist, bei dem es sich bevorzugt um ein CATx-Kabel, bevorzugt um ein CAT5-Kabel handelt. Hierbei findet die kabelgebundene Datennetztechnologie für lokale Datennetze (Ethernet) Anwendung. Mit der Ethernet-Technologie ist es möglich, Geräte über weite Entfernungen, beispielsweise bis zu 100 m und darüber, miteinander zu verbinden. Die Verwendung der Ethernet-Technologie erlaubt eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit. Hierdurch können auch Diagnosedaten in Echtzeit übertragen werden.The also means that between transducer and switching device only one cable with a reduced number of wires provided which is preferably a CATx cable, preferably a CATx cable CAT5 cable. This is where the wired data network technology comes in for local data networks (Ethernet) application. With the Ethernet technology is it possible to use devices over long distances, for example, up to 100 m and above, to each other connect. The use of Ethernet technology allows one higher transmission speed. hereby can also transmit diagnostics data in real time become.

Eine Spannungsversorgung kann ebenfalls über die Datenleitungen erfolgen. In diesem Fall wird die Spannungsversorgung über die Datenleitungen geführt (Power over Ethernet).A Power supply can also be over the data lines respectively. In this case, the power supply is over the data lines led (Power over Ethernet).

CAT5-Kabel werden heute für Signalübertragungen mit hohen Datenübertragungsraten benutzt. Dies macht sich die vorliegende Erfindung zunutze, da die Übertragungsraten bis zu 100 Mbit sein kann. Die Zykluszeit kann bis auf 1 μsec herabgesetzt werden. Infolge dieser hohen Geschwindigkeit und der hohen Übertragungsrate entfällt auch eine Synchronisation. Eine Leitungslängenkompensation ist nicht notwendig.CAT5 cable are used today for signal transmissions with high Data transfer rates used. This makes itself the present Invention exploits, since the transfer rates up to 100 Mbit can be. The cycle time can be reduced to 1 μsec become. As a result of this high speed and high transmission rate also eliminates a synchronization. A cable length compensation is not necessary.

Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zusammenfassung der Daten und der Versorgungsleitung schon im Regler selbst erfolgt, so dass dieser nur über ein Kabel mit dem Messwertaufnehmer in Verbindung steht. Möglich ist aber auch die Zwischenschaltung einer Schalteinrichtung, in welcher Daten, Befehle, Taktimpulse usw. und auch die Versorgung auf ein Kabel aufgeschaltet werden.in the Under the invention, it is provided that the summary of Data and the supply line already takes place in the controller itself, so this only has a cable with the transducer communicates. But it is also possible the interposition a switching device in which data, commands, clock pulses etc. and also the supply can be switched to a cable.

Zur Adaption der neuen Übertragungsart an bereits vorhandene Steuerungen wird ein Protokollumsetzer zur Verfügung gestellt.to Adaptation of the new transmission type to existing ones Controls is provided a protocol converter.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch, dass nicht nur die gesamte Vorrichtung als Einheit zur Verfügung gestellt wird, sondern es ist ein Ziel, beispielsweise die Hersteller von Reglern mit der entsprechenden Software und ggf. mit der Schalteinrichtung auszurüsten, welche dann diese Element mit einem vorhandenen Messwertaufnehmer verbinden können. In diesem Fall ist es vor allem auch möglich, in die entsprechende Software ein anmelderspezifisches Protokoll zu integrieren.In the context of the invention is also that not only the entire device is provided as a unit, but it is a goal, for example The manufacturers of controllers with the appropriate software and possibly equipped with the switching device, which can then connect this element with an existing transducer. In this case, it is above all also possible to integrate an applicant-specific protocol into the corresponding software.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of a preferred embodiment as well as from the drawing; this shows in

1 eine blockschaltbildliche Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Übertragen von Daten eines Messwertaufnehmers; 1 a block diagram representation of an inventive device for transmitting data from a transducer;

2 eine blockschaltbildliche Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Übertragen von Daten eines Messwertaufnehmers. 2 a block diagram representation of another embodiment of an inventive device for transmitting data from a transducer.

Eine Einrichtung M dient dem Antrieb einer Drehwelle 1. Dieser Drehwelle 1 ist ein Messwertaufnehmer 2 zugeordnet. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Inkrementalgeber handeln, mit dem die Drehung der Drehwelle 1 aufgenommen wird.A device M serves to drive a rotary shaft 1 , This rotary shaft 1 is a transducer 2 assigned. This may be, for example, an incremental encoder with which the rotation of the rotary shaft 1 is recorded.

Die Einrichtung M zum Antreiben der Drehwelle 1 steht über Energieversorgungsleitungen 3 mit einem Regler 4 in Verbindung.The device M for driving the rotary shaft 1 stands over power supply lines 3 with a regulator 4 in connection.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Messwertaufnehmer 2 und dem Regler 4 eine Schalteinrichtung 5 eingeschaltet. Diese Schalteinrichtung 5 steht über ein CAT5-Kabel 6 bidirektional mit dem Messwertaufnehmer 2 in Verbindung. Andererseits erhält die Schalteinrichtung 5 über eine Taktleitung 7 und eine weitere Datenleitung 8 Steuer- und Kontrolldaten sowie spezielle Programmdaten von dem Regler 4. Ferner übermittelt die Schalteinrichtung 5 wiederum Daten über eine Datenleitung 9 zum Regler 4, wobei diese Daten vom Messwertaufnehmer 2 stammen.In the present embodiment is between the transducer 2 and the controller 4 a switching device 5 switched on. This switching device 5 is via a CAT5 cable 6 bidirectional with the transducer 2 in connection. On the other hand, receives the switching device 5 via a clock line 7 and another data line 8th Control and control data as well as special program data from the controller 4 , Furthermore, the switching device transmits 5 again data via a data line 9 to the controller 4 where this data is from the transducer 2 come.

Eine Spannungsversorgungsleitung 10 verbindet die Schalteinrichtung 5 mit dem Regler 4.A power supply line 10 connects the switching device 5 with the regulator 4 ,

Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Zur Übertragung von Daten des Messwertaufnehmers 2 betreffend die Einrichtung M zum Antreiben der Drehwelle 1 werden über die Schalteinrichtung 5 Steuer- und Kontrolldaten vom Regler 4 zur Schalteinrichtung 5 über die Taktleitung 7 abgegeben. Das gleiche gilt auch für spezielle Programmdaten, welche die Schalteinrichtung 5 über die Datenleitung 8 erhält.The operation of the present invention is as follows:
For transmission of data from the transducer 2 concerning the device M for driving the rotary shaft 1 be over the switching device 5 Control and control data from the controller 4 to the switching device 5 over the clock line 7 issued. The same applies to special program data, which the switching device 5 over the data line 8th receives.

Die Schalteinrichtung 5 schaltet nun die Daten aus den Datenleitungen 7 und 8 sowie die Energieversorgung aus der Spannungsversorgungsleitung 10 auf das CAT5-Kabel. Eine weitere Ader des CAT5-Kabel wird für die Kommunikation von Daten zwischen Messwertaufnehmer 2 und Schalteinrichtung 5 benötigt, wobei diese Erfassungsdaten dann über die Datenleitung 9 zum Regler 4 übertragen werden. Somit werden gemäss dem vorliegenden Verfahren nur vier Adern des CAT5-Kabels benötigt.The switching device 5 now switches the data out of the data lines 7 and 8th and the power supply from the power supply line 10 on the CAT5 cable. Another vein of the CAT5 cable is used for communicating data between transducers 2 and switching device 5 required, this detection data then over the data line 9 to the controller 4 be transmitted. Thus, according to the present method, only four wires of the CAT5 cable are needed.

Im Unterschied zu 1 steht die Schalteinrichtung 5 nach 2 nur über zwei Leitungen mit dem Regler 4 in Verbindung. Bei der einen Leitung 11 handelt es sich um einen Datenleitung 11, bei der anderen Leitung um die Spannungsleitung 10. Die Übertragung zum Messwertaufnehmer 2 erfolgt dann wiederum über ein CAT5-Kabel. Bezugszeichenliste 1 Drehwelle 2 Messwertaufnehmer 3 Energieversorgungsleitung 4 Regler 5 Schalteinrichtung 6 CAT5-Kabel 7 Datenleitung 8 Datenleitung 9 Datenleitung 10 Spannungsversorgungsleitung 11 Datenleitung In contrast to 1 is the switching device 5 to 2 only over two lines with the regulator 4 in connection. At the one line 11 it is a data line 11 , at the other line to the power line 10 , The transmission to the transducer 2 then again via a CAT5 cable. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 rotary shaft 2 transducer 3 Power line 4 regulator 5 switching device 6 CAT5 cable 7 data line 8th data line 9 data line 10 Power Line 11 data line

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 202006003571 U1 [0002] - DE 202006003571 U1 [0002]
  • - EP 0171579 B1 [0003] EP 0171579 B1 [0003]
  • - EP 0660209 B2 [0005] - EP 0660209 B2 [0005]

Claims (11)

Verfahren zum Übertragen von Daten eines Messwertaufnehmers (2) zu einem Regler (4), insbesondere zum Überwachen eines Elektromotors, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Daten, Signalen, Befehlen od. dgl. und eine Energieversorgung auf nur eine Verbindung (6) mit einer geringeren Anzahl von Adern von bzw. zum Messwertaufnehmer (2) aufgeschaltet werden.Method for transmitting data from a transducer ( 2 ) to a controller ( 4 ), in particular for monitoring an electric motor, characterized in that a plurality of data, signals, commands od. Like. And a power supply to only one connection ( 6 ) with a smaller number of wires from or to the transducer ( 2 ) are switched on. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschalten im Regler (4) bzw. im Messwertaufnehmer (2) erfolgt.Method according to Claim 1, characterized in that the switching on in the controller ( 4 ) or in the transducer ( 2 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Regler (4) und Messwertaufnehmer (2) eine Schalteinrichtung (5) zwischengeschaltet wird.Method according to claim 1, characterized in that between controllers ( 4 ) and transducers ( 2 ) a switching device ( 5 ) is interposed. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (6) zwischen Regler (4) bzw. Schalteinrichtung (5) und Messwertaufnehmer (2) bidirektional betrieben wird.Method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the compound ( 6 ) between controllers ( 4 ) or switching device ( 5 ) and transducers ( 2 ) is operated bidirectionally. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Regler (4) Steuer – und Kontrolldaten, eine Spannung und gegebenenfalls spezielle Programmdaten für den Messwertaufnehmer (2) übermittelt werden.Method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that by the controller ( 4 ) Control and control data, a voltage and possibly special program data for the sensor ( 2 ). Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Messwertaufnehmer (2) bzw. der Schalteinrichtung (5) zu dem Regler (4) Daten des Messwertaufnehmers (2) übermittelt werden.Method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that from the transducer ( 2 ) or the switching device ( 5 ) to the controller ( 4 ) Data of the transducer ( 2 ). Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Daten auf die Energieversorgung (Spannung) aufmodelliert werden.Method according to at least one of the claims 1 to 6, characterized in that data on the power supply (Tension) can be modeled. Vorrichtung zum Übertragen von Daten eines Messwertaufnehmers (2) zu einem Regler (4), insbesondere zum Überwachen eines Elektromotors, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Regler (4) und den Messwertaufnehmer (2) nur eine Verbindung (6) zum Übertragen einer Mehrzahl von Daten, Signalen, Befehlen od. dgl und einer Energieversorgung eingeschaltet ist.Device for transmitting data from a transducer ( 2 ) to a controller ( 4 ), in particular for monitoring an electric motor, characterized in that between the controller ( 4 ) and the transducer ( 2 ) only one connection ( 6 ) for transmitting a plurality of data, signals, commands or the like and a power supply is turned on. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verbindung zum Messwertaufnehmer (2) um ein CATx – Kabel (6) handelt.Apparatus according to claim 8, characterized in that it is in the connection to the transducer ( 2 ) to a CATx cable ( 6 ). Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verbindung zum Messwertaufnehmer (2) um ein CAT5 – Kabel (6) handelt.Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that it is in the connection to the transducer ( 2 ) to a CAT5 cable ( 6 ). Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Regler (4) und den Messwertaufnehmer (2) eine Schalteinrichtung (5) eingeschaltet ist, die über Verbindungsleitungen (7, 8, 9, 10) für Steuer – und Kontrolldaten, Daten des Messwertaufnehmers, eine Spannung und gegebenenfalls spezielle Programmdaten für den Messwertaufnehmer (2) mit dem Regler (4) in Verbindung steht.Device according to at least one of claims 8 to 10, characterized in that between the regulator ( 4 ) and the transducer ( 2 ) a switching device ( 5 ), which is connected via connecting lines ( 7 . 8th . 9 . 10 ) for control and control data, data of the transducer, a voltage and, if applicable, special program data for the transducer ( 2 ) with the controller ( 4 ).
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