DE102011003309A1

DE102011003309A1 - Network node for automation network i.e. industrial automation network, in e.g. personal computer, has interface electrically connected with data line, which is connected with network terminal, where node transmits data to supply module

Info

Publication number: DE102011003309A1
Application number: DE201110003309
Authority: DE
Inventors: Heiko Hack; Timo Kistner; Andreas Schäffler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-08-02
Also published as: CN202679389U

Abstract

The node (300) has housings surrounding the node, and an interface (304) arranged in an installation shaft (302) of a power supply module (100). The installation shaft is designed such that the node is connected with the power supply module by the interface when the power supply module is in the installation shaft. The interface is electrically connected with data line (308), which is electrically connected with a network terminal (306), where the node transmits data within an automation network by the network terminal, and transmits another data to the power supply module by the interface. Independent claims are also included for the following: (1) a system for supplying a network apparatus of an automation network with an electrical power by a network node, comprising a power supply module (2) a method for supplying a network apparatus of an automation network with an electrical power by a network node.

Description

Die Erfindung betrifft einen Netzwerkknoten für ein Automatisierungsnetzwerk, ein Energieversorgungsmodul und ein Verfahren zur Versorgung eines Netzwerkgeräts des Automatisierungsnetzwerks mit elektrischer Energie.The invention relates to a network node for an automation network, a power supply module and a method for supplying a network device of the automation network with electrical energy.

In Automatisierungsnetzwerken können Netzwerkkomponenten mittels Power over Ethernet (PoE) mit elektrischem Strom versorgt werden. Der elektrische Strom wird dabei über Adern der Kommunikationsverkabelung zur Verfügung gestellt. Sogenannte PoE-Injektoren sorgen für die Stromversorgung der Netzwerkkomponenten. Hinsichtlich der Installation solcher PoE-Injektoren ergeben sich häufig Probleme bezüglich des Platzbedarfs und der Integration der Injektoren in bestehende Systeme und Schaltschrankkonzepte.In automation networks, network components can be powered by Power over Ethernet (PoE). The electrical current is provided via wires of communication cabling available. So-called PoE injectors provide power to the network components. With regard to the installation of such PoE injectors, problems with space requirements and the integration of the injectors in existing systems and control cabinet concepts often arise.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Netzwerkknoten, ein verbessertes Energieversorgungsmodul, ein verbessertes System aus einem Netzwerkknoten und einem Energieversorgungsmodul und ein verbessertes Verfahren zur Versorgung zumindest eines Netzwerkgeräts mit einer elektrischen Energie zu schaffen.In contrast, the object of the invention is to provide an improved network node, an improved power supply module, an improved system of a network node and a power supply module and an improved method for supplying at least one network device with an electrical energy.

Die Aufgabe wird mit den Gegenständen nach den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen gegeben.The object is achieved with the objects according to the independent claims. Embodiments of the invention are given in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft ein Netzwerkknoten für ein Automatisierungsnetzwerk mit zumindest einer Datenleitung, einem den Netzwerkknoten umgebenden Gehäuse und einem Einbauschacht in dem Gehäuse für ein Energieversorgungsmodul zur Versorgung zumindest eines Netzwerkgeräts des Automatisierungsnetzwerks mit elektrischer Energie über die zumindest eine Datenleitung. Das den Netzwerkknoten umgebende Gehäuse ist also mit dem Einbauschacht so ausgebildet, dass das Energieversorgungsmodul einfach in den Einbauschacht eingeschoben werden kann. In dem Einbauschacht befindet sich außerdem eine Schnittstelle für das Energieversorgungsmodul, über die der Netzwerkknoten mit dem Energieversorgungsmodul verbunden ist, wenn sich das Energieversorgungsmodul im Einbauschacht befindet. Wenn sich also das Energieversorgungsmodul im Einbauschacht befindet, wird automatisch eine Verbindung zwischen dem Netzwerkknoten und dem Energieversorgungsmodul über die Schnittstelle hergestellt. Dies lässt sich durch eine geeignete Ausgestaltung des Einbauschachts mechanisch realisieren. Der Netzwerkknoten umfasst außerdem mehrere Netzwerkanschlüsse für das Automatisierungsnetzwerk. Die Schnittstelle ist mit der zumindest einen Datenleitung elektrisch verbunden und die Datenleitung ist mit zumindest einem der Netzwerkanschlüsse elektrisch verbindbar.The invention relates to a network node for an automation network having at least one data line, a housing surrounding the network node and a drive bay in the housing for a power supply module for supplying at least one network device of the automation network with electrical energy via the at least one data line. The housing surrounding the network node is thus formed with the drive bay so that the power supply module can be easily inserted into the drive bay. In the slot is also an interface for the power supply module, via which the network node is connected to the power supply module, when the power supply module is located in the drive bay. Thus, when the power supply module is in the bay, a connection is automatically made between the hub and the power module via the interface. This can be realized mechanically by a suitable design of the installation slot. The network node also includes multiple network ports for the automation network. The interface is electrically connected to the at least one data line and the data line is electrically connectable to at least one of the network connections.

Der Netzwerkknoten ist zur Weiterleitung von ersten Daten innerhalb des Automatisierungsnetzwerks über die Netzwerkanschlüsse ausgebildet. Außerdem ist der Netzwerkknoten zur Weiterleitung von zweiten Daten an das Energieversorgungsmodul über die Schnittstelle ausgebildet.The network node is designed to forward first data within the automation network via the network connections. In addition, the network node is designed for forwarding second data to the power supply module via the interface.

Ein solcher Netzwerkknoten ist vorteilhaft, da das Energieversorgungsmodul leicht ein- und ausgebaut werden kann. Außerdem kann der Netzwerkknoten in einer hochwertigen Ausführungsform mit einem eingebauten Energieversorgungsmodul ausgeliefert werden. Die Integration des Energieversorgungsmoduls in den Netzwerkknoten ist besonders vorteilhaft, wenn der Netzwerkknoten in einem Schaltschrank betrieben werden soll. Durch den Einbauschacht für das Energieversorgungsmodul steht das Energieversorgungsmodul nicht so weit vom Netzwerkknoten ab, dass es sich eventuell nicht im Schaltschrank integrieren ließe.Such a network node is advantageous because the power supply module can be easily installed and removed. In addition, in a high-quality embodiment, the network node can be delivered with a built-in power supply module. The integration of the power supply module in the network node is particularly advantageous if the network node is to be operated in a control cabinet. Due to the plug-in compartment for the power supply module, the power supply module does not stand so far away from the network node that it might not be able to be integrated in the control cabinet.

Ein Automatisierungsnetzwerk kann z. B. als industrielles Automatisierungsnetzwerk ausgebildet sein. Solche industriellen Automatisierungsnetzwerke können z. B. zur Steuerung und/oder Regelung von industriellen Anlagen (z. B. Produktionsanlagen, Förderanlagen usw.), Maschinen und/oder Geräten ausgebildet, eingerichtet und/oder vorgesehen sein. Insbesondere können Automatisierungsnetzwerke bzw. industrielle Automatisierungsnetzwerke Echzeit-Kommunikationsprotokolle (z. B. Profinet, Profibus, Real-Time-Ethernet) zur Kommunikation zumindest zwischen den an den Steuerungs- und/oder Regelungsaufgaben beteiligten Komponenten (z. B. zwischen den Steuerungseinheiten und den zu steuernden Anlagen und/oder Maschinen) aufweisen. Die sichere Übertragung von Daten über Speichermedien ist ebenfalls abgedeckt.An automation network can, for. B. be designed as an industrial automation network. Such industrial automation networks can, for. B. for the control and / or regulation of industrial equipment (eg., Production equipment, conveyors, etc.), machines and / or equipment designed, equipped and / or provided. In particular, automation networks or industrial automation networks can use real-time communication protocols (eg Profinet, Profibus, Real-Time Ethernet) for communication at least between the components involved in the control and / or regulation tasks (eg between the control units and the to be controlled plants and / or machines). The secure transmission of data via storage media is also covered.

Weiterhin kann neben einem Echtzeit-Kommunikationsprotokoll aber auch noch mindestens ein weiteres Kommunikationsprotokoll (das z. B. nicht echtzeitfähig zu sein braucht) in dem Automatisierungsnetzwerk bzw. industriellen Automatisierungsnetzwerk vorgesehen sein, z. B. zum Überwachen, Einrichten, Umprogrammieren oder/oder Umparametrieren einer oder mehrerer Steuerungseinheiten im Automatisierungsnetzwerk.Furthermore, in addition to a real-time communication protocol, at least one further communication protocol (which, for example, does not need to be real-time capable) may also be provided in the automation network or industrial automation network, eg. B. for monitoring, setup, reprogramming or / or reparameterization of one or more control units in the automation network.

Ein Automatisierungsnetzwerk kann z. B. drahtgebundene Kommunikationskomponenten und/oder drahtlose Kommunikationskomponenten umfassen. Außerdem kann ein Automatisierungsnetzwerk zumindest eine Automatisierungseinrichtung umfassen.An automation network can, for. B. wired communication components and / or wireless communication components. In addition, an automation network may include at least one automation device.

Eine Automatisierungseinrichtung kann beispielsweise ein Computer, PC und/oder Controller mit Steuerungs-Aufgaben bzw. Steuerungs-Fähigkeiten sein. Insbesondere kann eine Automatisierungseinrichtung beispielsweise eine industrielle Automatisierungseinrichtung sein, die z. B. speziell zur Steuerung und/oder Regelung industrieller Anlagen ausgebildet, eingerichtet und/oder vorgesehen sein kann. Insbesondere können solche Automatisierungseinrichtungen bzw. industriellen Automatisierungseinrichtungen echtzeitfähig sein, d. h. eine Steuerung bzw. Regelung in Echtzeit ermöglichen. Dazu kann die Automatisierungseinrichtung bzw. die industrielle Automatisierungseinrichtung z. B. ein Echtzeitbetriebssystem umfassen und/oder zumindest unter anderem ein echtzeitfähiges Kommunikationsprotokoll zur Kommunikation (z. B. Profinet, Profibus, Real-Time-Ethernet) unterstützen. An automation device can be, for example, a computer, PC and / or controller with control tasks or control capabilities. In particular, an automation device may be, for example, an industrial automation device, which, for. B. specially designed for the control and / or regulation of industrial equipment, set up and / or can be provided. In particular, such automation devices or industrial automation devices can be real-time capable, ie enable real-time control or regulation. For this purpose, the automation device or the industrial automation device z. B. include a real-time operating system and / or at least inter alia support a real-time communication protocol for communication (eg Profinet, Profibus, Real-Time Ethernet).

Ein Automatisierungsnetzwerk umfasst mehrere Sensoren und Aktuatoren. Die Aktuatoren und Sensoren werden von zumindest einer Steuerungseinrichtung gesteuert. Die Aktuatoren, die Sensoren und die zumindest eine Steuerungseinrichtung tauschen Daten miteinander aus. Zum Datenaustausch wird ein Automatisierungsprotokoll verwendet. Die zumindest eine Steuerungseinrichtung steuert die Aktuatoren, die Sensoren und den Datenaustausch so, dass ein maschineller Fertigungsprozess abläuft, in dem z. B. ein Produkt hergestellt wird.An automation network includes multiple sensors and actuators. The actuators and sensors are controlled by at least one control device. The actuators, the sensors and the at least one control device exchange data with each other. An automation protocol is used for data exchange. The at least one control device controls the actuators, the sensors and the data exchange in such a way that a mechanical manufacturing process takes place in which, for example, B. a product is produced.

Eine industrielle Automatisierungseinrichtung kann z. B. eine speicherprogrammierbare Steuerung, ein Modul oder Teil einer speicherprogrammierbaren Steuerung, eine in einem Computer oder PC integrierte speicherprogrammierbare Steuerung sowie entsprechende Feldgeräte, Sensoren und/oder Aktoren, Ein- und/oder Ausgabegeräte oder Ähnliches zum Anschluss an einer speicherprogrammierbare Steuerung sein oder solche umfassen.An industrial automation device can, for. B. a programmable logic controller, a module or part of a programmable logic controller, a built-in computer or PC programmable logic controller and appropriate field devices, sensors and / or actuators, input and / or output devices or the like for connection to a programmable logic controller or such include.

Als Automatisierungsprotokoll im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jede Art von Protokoll verstanden, das zur Kommunikation mit Automatisierungs-Einrichtungen gemäß der vorliegenden Beschreibung vorgesehen, geeignet und/oder eingerichtet ist. Solche Automatisierungsprotokolle können beispielsweise das Profi-Bus-Protokoll (z. B. gemäß IEC 61158 / EN50170 ), ein Profi-Bus-DP-Protokoll, ein Profi-Bus-PA-Protokoll, ein Profi-Net-Protokoll, ein Profi-Net-IO-Protokoll, ein Protokoll gemäß AS-Interface, ein Protokoll gemäß IO-Link, ein KNX-Protokoll, ein Protokoll gemäß einer Mehrpunkt-Schnittstelle (Multipoint-Interface, MPI), ein Protokoll für eine Punkt-zu-Punkt-Kopplung (Point-to-Point, PtP), ein Protokoll gemäß den Spezifikationen der S7-Kommunikation (welches beispielsweise zur Kommunikation von speicherprogrammierbaren Steuerungen der Firma Siemens vorgesehen und eingerichtet ist) oder auch ein Industrial-Ethernet-Protokoll oder Real-Time-Ethernt-Protokoll bzw. weitere spezifische Protokolle für die Kommunikation mit Automatisierungsgeräten sein. Als Automatisierungsprotokoll im Sinne der vorliegenden Beschreibung können auch beliebige Kombinationen der vorgenannten Protokolle vorgesehen sein.As an automation protocol in the context of the present invention, any type of protocol is provided, which is provided for communication with automation devices according to the present description, suitable and / or set up. Such automation protocols may include, for example, the professional bus protocol (eg according to IEC 61158 / EN50170 ), a Profi-Bus-DP-protocol, a Profi-Bus-PA-protocol, a Profi-Net-protocol, a Profi-Net-IO-protocol, a protocol according to AS-Interface, a protocol according to IO-Link, a KNX protocol, a multipoint interface (MPI) protocol, a point-to-point (PtP) protocol, a protocol according to the specifications of the S7 communication (Which is provided and set up, for example, for the communication of programmable logic controllers from Siemens) or also an industrial Ethernet protocol or real-time Ethernt protocol or other specific protocols for communication with automation devices. As an automation protocol in the sense of the present description, any combination of the aforementioned protocols may be provided.

Unter einem Netzwerkknoten wird hier insbesondere ein Kopplungsknoten zur Kopplung zweier Teilnetzwerke des Automatisierungsnetzwerks verstanden. Der Netzwerkknoten ist zur Weiterleitung von Daten aus einem Teilnetzwerk in das jeweils andere ausgebildet. Außerdem ist der Netzwerkknoten zur Weiterleitung von Daten innerhalb jedes der zwei Teilnetzwerke ausgebildet. Der Netzwerkknoten umfasst mehrere Netzwerkanschlüsse, über die die Datenweiterleitung erfolgt. Der Netzwerkknoten kann über die Netzwerkanschlüsse und Datenleitungen des Automatisierungsnetzwerks mit einem oder mehreren Netzwerkgeräten des Automatisierungsnetzwerks verbunden werden.A network node is to be understood here in particular as a coupling node for coupling two subnetworks of the automation network. The network node is designed to forward data from one subnetwork to the other. In addition, the network node is configured to forward data within each of the two subnetworks. The network node includes multiple network ports through which data routing occurs. The network node can be connected to one or more network devices of the automation network via the network connections and data lines of the automation network.

Nach Ausführungsformen der Erfindung ist der Einbauschacht zur Aufnahme des kompletten Energieversorgungsmoduls ausgebildet. Dies ist besonders vorteilhaft, da so kein Teil des Energieversorgungsmoduls aus dem Gehäuse des Netzwerkknotens heraussteht und eine Integration des Netzwerkknotens in einen Schaltschrank schwierig oder gar unmöglich macht.According to embodiments of the invention, the drive bay for receiving the complete power supply module is formed. This is particularly advantageous since no part of the energy supply module protrudes from the housing of the network node and makes integration of the network node into a control cabinet difficult or even impossible.

Nach Ausführungsformen der Erfindung umfassen die zweiten Daten einen Hinweis auf die für die Energieversorgung des zumindest einen Netzwerkgeräts notwendige Energie. Es kann also zum Beispiel ein Netzwerkgerät an den Netzwerkknoten angeschlossen werden, das zweite Daten an den Netzwerkknoten überträgt. Die zweiten Daten werden dann vom Netzwerkknoten über die Schnittstelle an das Energieversorgungsmodul ausgegeben. Die zweiten Daten können beispielsweise manuell von einem Benutzer des Netzwerkgeräts eingegebene Daten sein, die einen Hinweis auf die für die Energieversorgung eines anderen Netzwerkgeräts notwendige Leistung umfassen. Dies kann beispielsweise eine Typenbezeichnung, eine Leistungsklasse des anderen Netzwerkgeräts sein oder aber auch konkret die Wattzahl der benötigten Leistung.According to embodiments of the invention, the second data include an indication of the energy required for the power supply of the at least one network device. Thus, for example, a network device can be connected to the network node, which transmits second data to the network node. The second data is then output from the network node via the interface to the power module. The second data may, for example, be data entered manually by a user of the network device that includes an indication of the power required for the power supply of another network device. This can be, for example, a type designation, a performance class of the other network device or, in concrete terms, the wattage of the required power.

Der Hinweis auf die für die Energieversorgung eines Netzwerkgeräts notwendige Leistung kann auch automatisch von dem jeweiligen Netzwerkgerät selbst übertragen werden. Ebenso wie bei den manuell übertragenen Daten kann dies beispielsweise eine Typenbezeichnung, eine Leistungsklasse oder die Wattzahl der benötigten Leistung sein.The indication of the power required for the power supply of a network device can also be transmitted automatically by the respective network device itself. As with the manually transmitted data, this may be, for example, a type designation, a power class, or the wattage of power required.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Energieversorgungsmodul zum Einbau in einen Einbauschacht eines Netzwerkknotens nach Ausführungsformen der Erfindung. Das Energieversorgungsmodul umfasst zumindest eine Schnittstelle zum Anschluss an den Netzwerkknoten und mehrere Anschlüsse zum Anschluss an das Automatisierungsnetzwerk.In a further aspect, the invention relates to a power supply module for installation in a drive bay of a network node Embodiments of the invention. The power supply module comprises at least one interface for connection to the network node and a plurality of connections for connection to the automation network.

Das Energieversorgungsmodul ist dazu ausgebildet, zumindest ein nach einem der Ansprüche des Automatisierungsnetzwerks mit elektrischer Energie über zumindest einen der Anschlüsse über zumindest ein Netzwerkdatenkabel des Automatisierungsnetzwerks zu versorgen. Das Energieversorgungsmodul ist ferner dazu ausgebildet, Daten über die Schnittstelle vom Netzwerkknoten zu empfangen und über zumindest einen der Anschlüsse über das zumindest eine Netzwerk-Datenkabel an das zumindest eine Netzwerkgerät zu übertragen.The energy supply module is designed to supply at least one of the demands of the automation network with electrical energy via at least one of the connections via at least one network data cable of the automation network. The energy supply module is further configured to receive data via the interface from the network node and to transmit via at least one of the connections via the at least one network data cable to the at least one network device.

Es ist zu beachten, dass die Übertragung der Daten über das gleiche zumindest eine Netzwerk-Datenkabel erfolgt wie die Übertragung der elektrischen Energie. Außerdem ist zu beachten, dass das Energieversorgungsmodul zum einfachen Einbau in einen Einbauschacht eines Netzwerkknotens nach Ausführungsformen der Erfindung ausgebildet ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein Energieversorgungsmodul in einem Netzwerkknoten in einem Schaltschrank eingebaut werden soll.It should be noted that the transmission of data via the same at least one network data cable as the transmission of electrical energy. In addition, it should be noted that the power supply module is designed for easy installation in a slot of a network node according to embodiments of the invention. This is particularly advantageous if a power supply module is to be installed in a network node in a control cabinet.

Nach Ausführungsformen der Erfindung ist das Energieversorgungsmodul dazu ausgebildet, über eine zweite Schnittstelle von dem Netzwerkknoten mit einer Betriebsspannung versorgt zu werden. Die Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung kann also durch den Netzwerkknoten erfolgen. Unter der Betriebsspannung wird hier sowohl die für den Betrieb des Energieversorgungsmoduls benötigte Spannung als auch die für die Versorgung des Netzwerkgeräts benötigte Spannung verstanden.According to embodiments of the invention, the power supply module is adapted to be supplied via a second interface of the network node with an operating voltage. The supply of the power supply module with an operating voltage can thus be done by the network node. The operating voltage here means both the voltage required for the operation of the power supply module and the voltage required for the supply of the network device.

Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung nach Ausführungsformen der Erfindung über einen Anschluss für ein Netzgerät.Alternatively or additionally, the power supply module is supplied with an operating voltage according to embodiments of the invention via a connection for a power supply.

Bei der gleichzeitigen Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit der Betriebsspannung sowohl durch das Netzgerät als auch durch den Netzwerkknoten wird die für den Betrieb benötigte Spannung durch den Netzwerkknoten und die für die Versorgung des Netzwerkgeräts benötigte Spannung durch das Netzgerät bereitgestellt.When the power supply module is simultaneously supplied with the operating voltage both by the power supply unit and by the network node, the voltage required for the operation is provided by the network node and the voltage required for the supply of the network device by the power supply unit.

Nach Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Energieversorgungsmodul eine Steuerung und einen Spannungswandler. Der Spannungswandler weist eine Ausgangsleistung für die Ausgabe der elektrischen Energie auf. Die Leistung, die also an das zumindest eine Netzwerkgerät in Form elektrischen Stroms ausgegeben wird, entspricht also der Ausgangsleistung des Spannungswandlers. Der Spannungswandler ist dazu ausgebildet, die Betriebsspannung in die Spannung der elektrischen Energie umzuwandeln. Die Steuerung kann einstellen, welche Ausgangsleistung dem zumindest einen Netzwerkgerät zur Verfügung gestellt werden soll. Die Einstellung der Ausgangsleistung erfolgt dabei über die Stromstärke, da die ausgegebene Spannung fest ist und nicht verändert wird. Die Steuerung kann beispielsweise über einen der Anschlüsse zum Anschluss an das Automatisierungsnetzwerk Daten empfangen, die einen Hinweis auf die für den Betrieb des zumindest einen Netzwerkgeräts notwendige elektrische Leistung umfassen. Dies kann beispielsweise eine Typenbezeichnung, eine Leistungsklasse oder eine konkrete Wattzahl sein.According to embodiments of the invention, the power supply module comprises a controller and a voltage converter. The voltage converter has an output power for the output of electrical energy. The power that is thus output to the at least one network device in the form of electrical current thus corresponds to the output power of the voltage converter. The voltage converter is designed to convert the operating voltage into the voltage of the electrical energy. The controller can set which output power is to be made available to the at least one network device. The setting of the output power is done via the current, since the output voltage is fixed and is not changed. The controller may, for example, receive data via one of the connections for connection to the automation network, which include an indication of the electrical power necessary for the operation of the at least one network device. This can be, for example, a type designation, a performance class or a specific wattage.

Es kann also das Netzwerkgerät, das mit der elektrischen Energie durch das Energieversorgungsmodul versorgt werden soll, der Steuerung direkt über die Anschlüsse des Energieversorgungsmoduls einen Hinweis darauf senden, wie viel Leistung von dem jeweiligen Netzwerkgerät benötigt wird. Wenn die maximal verfügbare Leistung bereits abgegeben wird, dann werden entweder keine weiteren Netzwerkgeräte durch das Energieversorgungsmodul mit elektrischer Energie versorgt oder es erfolgt eine Versorgung nur bestimmter ausgewählter Netzwerkgeräte, die durch eine Priorisierung festgelegt sind.Thus, the network device that is to be supplied with the electrical energy by the power supply module can send an indication to the controller directly via the connections of the power supply module how much power is required by the respective network device. If the maximum available power is already delivered, then either no other network devices are powered by the power module with electrical energy or there is a supply only certain selected network devices, which are determined by a prioritization.

Wenn zum Beispiel drei Netzwerkgeräte durch das Energieversorgungsmodul mit einer elektrischen Energie versorgt werden und ein viertes ebenfalls die Versorgung mit elektrischer Energie anfragt und die Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls aber nicht für die Versorgung des vierten Geräts ausreicht, werden lediglich die Geräte mit elektrischer Energie versorgt, die die höchste Priorisierung haben. Wenn beispielsweise die Versorgung des vierten Geräts und eines der ersten drei Geräte die maximal verfügbare Leistung ausschöpfen, werden zwei der ersten drei Geräte nicht mit der elektrischen Energie versorgt, wenn die Priorisierung des vierten Geräts höher ist als die der zwei nun nicht mehr versorgten Geräte.For example, if three network devices are supplied with electrical power by the power supply module and a fourth also requests the supply of electrical power and the output power of the power supply module is insufficient to power the fourth device, only the devices that supply the electrical energy are supplied have highest priority. For example, if the supply of the fourth device and one of the first three devices exploit the maximum available power, two of the first three devices will not be supplied with electrical power if the prioritization of the fourth device is higher than that of the two devices that are no longer powered.

Nach Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Energieversorgungsmodul zumindest einen Filter. Der zumindest eine Filter ist zur Filterung zumindest eines Frequenzbereichs der elektrischen Energie ausgebildet.According to embodiments of the invention, the power supply module comprises at least one filter. The at least one filter is designed to filter at least one frequency range of the electrical energy.

Die Filterung eines bestimmten Frequenzbereichs der elektrischen Energie ist vorteilhaft, um eine Beeinflussung der zu übertragenden Daten und des Netzwerkgeräts durch die Übertragung der elektrischen Energie zu verhindern.The filtering of a certain frequency range of the electrical energy is advantageous in order to prevent interference of the data to be transmitted and the network device by the transmission of electrical energy.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System aus einem Netzwerkknoten nach Ausführungsformen der Erfindung und einem Energieversorgungsmodul nach Ausführungsformen der Erfindung. Das Energieversorgungsmodul befindet sich dabei in dem Einbauschacht des Netzwerkknotens. Dies ist besonders vorteilhaft, da das Energieversorgungsmodul durch den Einbauschacht im Gehäuse des Netzwerkknotens aufgenommen wird und der Netzwerkknoten so weiterhin auch mit eingebautem Energieversorgungsmodul beispielsweise in einem Schaltschrank verwendet werden kann. In a further aspect, the invention relates to a system of a network node according to embodiments of the invention and a power supply module according to embodiments of the invention. The power supply module is located in the slot of the network node. This is particularly advantageous since the power supply module is received by the slot in the housing of the network node and the network node can continue to be used with a built-in power supply module, for example, in a cabinet.

In noch einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Versorgung zumindest eines Netzwerkgeräts eines Automatisierungsnetzwerks mit einer elektrischen Energie durch einen Netzwerkknoten mit einem Energieversorgungsmodul in einem Einbauschacht des Netzwerkknotens über zumindest ein Netzwerk-Datenkabel des Automatisierungsnetzwerks.In yet another aspect, the invention relates to a method for supplying at least one network device of an automation network with an electrical energy through a network node to a power supply module in a drive bay of the network node via at least one network data cable of the automation network.

Dabei werden Daten über das zumindest eine Netzwerk-Datenkabel vom Netzwerkknoten zum Netzwerkgerät übertragen. Das gleiche zumindest eine Netzwerk-Datenkabel wird dabei zur Übertragung der elektrischen Energie vom Energieversorgungsmodul zum Netzwerkgerät verwendet.In this case, data is transmitted via the at least one network data cable from the network node to the network device. The same at least one network data cable is used to transfer the electrical energy from the power supply module to the network device.

Nach Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Verfahren ferner die Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung durch den Netzwerkknoten. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung sowohl durch den Netzwerkknoten als auch durch ein externes Netzgerät erfolgen, das über einen Anschluss mit dem Energieversorgungsmodul elektrisch verbunden ist.According to embodiments of the invention, the method further comprises supplying the power supply module with an operating voltage through the network node. In other embodiments of the invention, the power supply module can be supplied with an operating voltage both by the network node and by an external power supply which is electrically connected to the power supply module via a connection.

Nach Ausführungsformen der Erfindung wird die Betriebsspannung in die Spannung der elektrischen Energie durch das Energieversorgungsmodul gewandelt. Die Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls kann ferner durch eine Steuerung des Energieversorgungsmoduls eingestellt werden. Die eingestellte Ausgangsleistung entspricht dabei der Leistung der für das zumindest eine Netzwerkgerät zur Verfügung gestellten elektrischen Leistung. Falls die maximale Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls erreicht wird, kann durch eine Priorisierung gezielt die Energieversorgung bestimmter Netzwerkgeräte erreicht werden. Beispielsweise ist ein erstes Netzwerkgerät höher priorisiert als ein zweites Netzwerkgerät und die maximale Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls ist bereits erreicht. In diesem Fall wird das höher priorisierte Netzwerkgerät mit elektrischer Energie versorgt und das niedriger priorisierte Netzwerkgerät wird nicht mit elektrischer Energie durch das Energieversorgungsmodul versorgt.According to embodiments of the invention, the operating voltage is converted into the voltage of the electrical energy by the power supply module. The output power of the power supply module may be further adjusted by a control of the power supply module. The set output power corresponds to the power of the electrical power provided for the at least one network device. If the maximum output power of the power supply module is reached, the energy supply of certain network devices can be targeted by a prioritization. For example, a first network device is prioritized higher than a second network device and the maximum output power of the power module has already been reached. In this case, the higher-priority network device is supplied with electrical energy and the lower-priority network device is not supplied with electrical energy by the power supply module.

Nach Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Verfahren ferner eine Filterung zumindest eines Frequenzbereichs der elektrischen Energie durch das Energieversorgungsmodul. Vorzugsweise werden hochfrequente Frequenzbereiche der elektrischen Energie gefiltert, um eine Beeinflussung der ebenfalls über das Netzwerk-Datenkabel übertragenen Daten zu vermeiden.According to embodiments of the invention, the method further comprises filtering at least one frequency range of the electrical energy by the power supply module. Preferably, high-frequency frequency ranges of the electrical energy are filtered in order to avoid influencing the data also transmitted via the network data cable.

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von beispielhaften Figuren näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to exemplary figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Energieversorgungsmoduls zum Einbau in einen Netzwerkknoten eines Automatisierungsnetzwerks mit zwei Schnittstellen zur Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung durch die Netzwerkkomponente, 1 a schematic representation of a power supply module for installation in a network node of an automation network with two interfaces for supplying the power supply module with an operating voltage through the network component,

2 eine schematische Darstellung eines Energieversorgungsmoduls mit einem Anschluss für ein Netzwerkgerät zur Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung durch ein Netzgerät, 2 a schematic representation of a power supply module with a connection for a network device for supplying the power supply module with an operating voltage through a power supply,

3 ein Blockdiagramm einer Netzwerkkomponente mit einem Energieversorgungsmodul nach Ausführungsformen der Erfindung, 3 a block diagram of a network component with a power supply module according to embodiments of the invention,

4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach Ausführungsformen der Erfindung. 4 a flowchart of a method according to embodiments of the invention.

1 ist eine schematische Ansicht eines Energieversorgungsmoduls 100 mit einer Schnittstelle 102 zum Anschluss an einen Netzwerkknoten und mehreren Anschlüssen 104 zum Anschluss an ein Datenkabel des Automatisierungsnetzwerks. Außerdem weist das Energieversorgungsmodul 100 zwei Schnittstellen 106 zur Stromversorgung des Energieversorgungsmoduls durch den Netzwerkknoten auf. 1 is a schematic view of a power supply module 100 with an interface 102 for connection to a network node and multiple ports 104 for connection to a data cable of the automation network. In addition, the power supply module has 100 two interfaces 106 for powering the power supply module through the network node.

Das Energieversorgungsmodul 100 umfasst außerdem eine Spannungswandler 108 und eine Steuerung 110. Im Betrieb werden Daten über die erste Schnittstelle 102 von dem Netzwerkknoten durch das Energieversorgungsmodul empfangen und über die Anschlüsse 104 an zumindest ein an das Energieversorgungsmodul angeschlossenes Netzwerkgerät des Automatisierungsnetzwerks weitergeleitet. Die Weiterleitung der Daten vom Energieversorgungsmodul zu dem zumindest einen Netzwerkgerät erfolgt über zumindest ein Datenkabel des Automatisierungsnetzwerks. Das Energieversorgungsmodul 100 wird über die Anschlüsse 106 mit Strom von dem Netzwerkknoten versorgt. Mit anderen Worten wird das Energieversorgungsmodul 100 über die Anschlüsse 106 von dem Netzwerkknoten mit einer Betriebsspannung versorgt. Der Spannungswandler 108 wandelt die Betriebsspannung in eine Ausgangsspannung um, die über die Anschlüsse 104 und das zumindest eine Netzwerk-Datenkabel an das zumindest eine an das Energieversorgungsmodul angeschlossene Netzwerkgerät ausgegeben wird. Die Steuerung 110 steuert dabei die Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls so, dass für das zumindest eine Netzwerkgerät genügend Leistung ausgegeben wird.The power supply module 100 also includes a voltage converter 108 and a controller 110 , In operation, data is transmitted via the first interface 102 received from the network node by the power module and via the terminals 104 forwarded to at least one connected to the power supply module network device of the automation network. The forwarding of the data from the power supply module to the at least one network device via at least one data cable of the automation network. The power supply module 100 is about the connections 106 supplied with power from the network node. In other words, the power supply module becomes 100 about the connections 106 supplied by the network node with an operating voltage. The voltage converter 108 converts the operating voltage into an output voltage that flows through the terminals 104 and the at least one network data cable is output to the at least one network device connected to the power supply module. The control 110 controls the output power of the power supply module so that enough power is output for the at least one network device.

Falls die maximale Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls 100 erreicht ist, kann die Steuerung beispielsweise durch eine Priorisierung bestimmte Anschlüsse 104 von der Stromversorgung ausschließen. Wenn beispielsweise vier Netzwerkgeräte eine Ausgangsleistung des Energieversorgungsmoduls anfragen, aber nur genügend Leistung für drei Netzwerkgeräte zur Verfügung steht, werden die drei Netzwerkgeräte mit Strom versorgt, die die höchste Priorisierung aufweisen.If the maximum output power of the power supply module 100 is reached, the controller can, for example, by prioritizing certain connections 104 from the power supply. For example, if four network devices request a power module output, but only enough power is available for three network devices, the three network devices that have the highest prioritization will be powered.

Alternativ können auch Daten über die Schnittstelle 102 an das Energieversorgungsmodul übertragen werden, die festlegen, welche Anschlüsse 104 zur Ausgabe der elektrischen Energie verwendet werden sollen. Dies kann beispielsweise durch Anschluss eines Netzwerkgeräts an den Netzwerkknoten geschehen.Alternatively, data can also be transferred via the interface 102 be transmitted to the power supply module, which specify which ports 104 to be used to output the electrical energy. This can be done, for example, by connecting a network device to the network node.

Die für den Betrieb der an das Energieversorgungsmodul angeschlossenen Netzwerkgeräte benötigte Leistung kann beispielsweise von den Netzwerkgeräten über das zumindest eine Netzwerk-Datenkabel und die Anschlüsse 104 an das Energieversorgungsmodul 100 übertragen werden. Dies kann beispielsweise direkt eine konkrete Wattzahl sein, die von den jeweiligen Geräten benötigt wird, oder aber auch eine Typenbezeichnung oder eine Leistungsklasse, aus der die Steuerung 110 die benötigte elektrische Leistung bestimmt.The power required for the operation of the network devices connected to the power supply module can be obtained, for example, from the network devices via the at least one network data cable and the connections 104 to the power supply module 100 be transmitted. This can be, for example, directly a specific wattage, which is required by the respective devices, or even a type designation or a performance class from which the controller 110 determines the required electrical power.

Diese Daten können auch über die Schnittstelle 102 von dem Energieversorgungsmodul 100 empfangen werden. Dies kann beispielsweise durch ein Netzwerkgerät geschehen, das an den Netzwerkknoten angeschlossen ist. Auch hier kann die benötigte Leistung entweder direkt an die Steuerung 110 übertragen werden oder aber als Typenbezeichnung oder Leistungsklasse wie oben beschrieben.This data can also be accessed via the interface 102 from the power supply module 100 be received. This can for example be done by a network device that is connected to the network node. Again, the required power can be either directly to the controller 110 or as a type designation or performance class as described above.

2 ist eine schematische Ansicht eines Energieversorgungsmoduls 100 wie aus 1 mit dem Unterschied, dass die Stromversorgung des Energieversorgungsmoduls 100 durch ein an das Energieversorgungsmodul 100 angeschlossenes Netzgerät 202 über einen dafür im Energieversorgungsmodul 100 vorgesehenen Anschluss 200 erfolgt. Das Energieversorgungsmodul 100 wird also über den Anschluss 200 von dem Netzgerät 202 mit der Betriebsspannung versorgt. Die Weiterleitung der Daten und die Umwandlung der Betriebsspannung in die Ausgangsspannung für die Ausgabe der elektrischen Energie erfolgt analog zu 1. 2 is a schematic view of a power supply module 100 like out 1 with the difference being the power supply of the power supply module 100 through to the power supply module 100 connected power supply 202 about one in the power supply module 100 provided connection 200 he follows. The power supply module 100 So is about the connection 200 from the power supply 202 supplied with the operating voltage. The forwarding of the data and the conversion of the operating voltage into the output voltage for the output of the electrical energy is analogous to 1 ,

3 ist ein Blockdiagramm eines Netzwerkknotens 300 mit einem Energieversorgungsmodul 100 in einem Einbauschacht 302 des Netzwerkknotens 300. Das Energieversorgungsmodul 100 kann beispielsweise ein Energieversorgungsmodul aus den 1 oder 2 mit einer Schnittstelle 102 für den Anschluss an den Netzwerkknoten 300 und mehreren Anschlüssen 104 für den Anschluss an das Automatisierungsnetzwerk sein. 3 is a block diagram of a network node 300 with a power supply module 100 in a storage slot 302 of the network node 300 , The power supply module 100 For example, a power supply module from the 1 or 2 with an interface 102 for connection to the network node 300 and several connections 104 for connection to the automation network.

Der Netzwerkknoten 300 ist über die Schnittstelle 304 mit dem Energieversorgungsmodul verbunden. Die Schnittstelle 304 ist mit einer Datenleitung 308 verbunden, die zu einem Switch 310 führt. Der Switch 310 ist dazu ausgebildet, Daten von einem Netzwerkgerät des Automatisierungsnetzwerks zu einem anderen Netzwerkgerät weiterzuleiten. Der Switch 310 ist mit mehreren Netzwerkanschlüssen 306 verbunden, die alle für den Anschluss von Netzwerkgeräten des Automatisierungsnetzwerks an den Netzwerkknoten 300 ausgebildet sind. Der Switch 310 kann also beispielsweise Daten, die von einem der Netzwerkanschlüsse 104 des Energieversorgungsmoduls 100 empfangen wurden, über einen der Anschlüsse 306 oder auch über mehrere der Anschlüsse 306 an ein Netzwerkgerät des Automatisierungsnetzwerks weiterleiten. Umgekehrt können ebenfalls Daten über zumindest einen der Anschlüsse 306 empfangen werden und durch den Switch 310 an das Energieversorgungsmodul 100 ausgegeben werden. Diese Daten werden dann von dem Energieversorgungsmodul 100 über zumindest einen der Anschlüsse 104 an ein dort angeschlossenes Netzwerkgerät des Automatisierungsnetzwerks ausgegeben. Die Stromversorgung des Energieversorgungsmoduls 100 kann entweder über eine weitere Schnittstelle (in 3 nicht gezeigt) durch den Netzwerkknoten 300 erfolgen oder über einen Anschluss 200 mit einem Netzgerät 202 wie in 2 gezeigt.The network node 300 is about the interface 304 connected to the power supply module. the interface 304 is with a data line 308 connected to a switch 310 leads. The switch 310 is designed to forward data from one network device of the automation network to another network device. The switch 310 is with multiple network connections 306 all connected for the connection of network devices of the automation network to the network node 300 are formed. The switch 310 So, for example, can data from one of the network ports 104 of the power supply module 100 received via one of the ports 306 or over several of the connections 306 to a network device in the automation network. Conversely, data can also be sent via at least one of the ports 306 be received and through the switch 310 to the power supply module 100 be issued. This data is then from the power supply module 100 over at least one of the connections 104 to a connected there network device of the automation network output. The power supply of the power supply module 100 can either via another interface (in 3 not shown) through the network node 300 done or via a connection 200 with a power supply 202 as in 2 shown.

Zur Versorgung des Energieversorgungsmoduls mit einer Betriebsspannung ist das Energieversorgungsmodul über die Schnittstellen 106 und 312 mit dem Netzwerkknoten 300 verbunden. Der Netzwerkknoten 300 versorgt über diese Schnittstellen das Energieversorgungsmodul mit elektrischer Energie.To supply the power supply module with an operating voltage, the power supply module via the interfaces 106 and 312 with the network node 300 connected. The network node 300 supplies the power supply module with electrical energy via these interfaces.

4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach Ausführungsformen der Erfindung. Das Verfahren umfasst die Übertragung von Daten über das zumindest eine Netzwerk-Datenkabel vom Netzwerkknoten zum Netzwerkgerät in Schritt S1 und die Übertragung der elektrischen Energie vom Energieversorgungsmodul zum Netzwerkgerät über das zumindest eine Netzwerk-Datenkabel in Schritt S2. Es ist zu beachten, dass sowohl für die Datenübertragung in Schritt S1 als auch für die Übertragung der elektrischen Energie in Schritt S2 das gleiche zumindest eine Netzwerk-Datenkabel verwendet wird. 4 is a flowchart of a method according to embodiments of the invention. The method comprises the transmission of data via the at least one network data cable from the network node to the network device in step S1 and the transmission of the electrical energy from Power supply module to the network device via the at least one network data cable in step S2. It should be noted that the same at least one network data cable is used both for the data transmission in step S1 and for the transmission of the electrical energy in step S2.

Das Energieversorgungsmodul wird für den Betrieb mit einer Betriebsspannung versorgt. Dies kann beispielsweise durch ein Netzgerät oder durch den Netzwerkknoten geschehen. Zusätzlich kann sich ein Filter im Energieversorgungsmodul befinden, der zumindest einen Frequenzbereich der elektrischen Energie filtert, um eine Beeinflussung der Datenübertragung zu vermeiden.The power supply module is supplied with an operating voltage for operation. This can be done for example by a network device or by the network node. In addition, a filter can be located in the power supply module, which filters at least one frequency range of the electrical energy in order to avoid influencing the data transmission.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: EnergieversorgungsmodulPower supply module
102102: Schnittstelleinterface
104104: Anschlüsseconnections
106106: Schnittstelleinterface
108108: SpannungswandlerDC converter
110110: Steuerungcontrol
200200: Anschlussconnection
202202: Netzgerätpower Supply
300300: NetzwerkknotenNetwork nodes
302302: Einbauschachtdrive bay
304304: Schnittstelleinterface
306306: NetzwerkanschlüsseNetwork Connections
308308: Datenleitungdata line
310310: SwitchSwitch
312312: Schnittstelleinterface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

IEC 61158 [0014]
EN50170 [0014]

Claims

Network node ( 300 ) for an automation network with - at least one data line ( 308 ), - a housing surrounding the network node, a drive bay ( 302 ) in the housing for a power supply module ( 100 ) for supplying at least one network device of the automation network with electrical energy via the at least one data line, - an interface ( 304 ) in the compartment for the power supply module, - several network connections ( 306 ) for the automation network, wherein the drive bay is configured such that the network node is connected to the power supply module via the interface when the power supply module is in the drive bay, wherein the interface is electrically connected to the at least one data line and the data line is connected to at least one of the Network connections is electrically connected or connected, wherein the network node is designed for forwarding of first data within the automation network via the network connections, and wherein the network node is designed for forwarding of second data to the power supply module via the interface.

Network node according to claim 1, wherein the drive bay is designed to receive the complete power supply module.

Network node according to one of the preceding claims, wherein the second data include an indication of the energy required for the power supply of the at least one network device.

Network node according to one of claims 1 or 2, wherein the second data include an indication of the voltage required for the power supply of the at least one network device electrical voltage.

Power supply module ( 100 ) for installation in a drive bay ( 302 ) of a network node ( 300 ) according to one of the preceding claims, having - an interface ( 102 ) for connection to the network node, and - multiple ports ( 104 ) for connection to the automation network, wherein the power supply module is adapted to supply at least one network device of the automation network with electrical energy via at least one of the connections via at least one network data cable of the automation network, wherein the power supply module is adapted to data via the interface from the network node receive and transmit via at least one of the terminals via the at least one network data cable to the at least one network device.

Power supply module according to claim 5, wherein the power supply module is adapted to be connected via a second interface ( 106 ) to be supplied by the network node with an operating voltage.

Power supply module according to claim 5, wherein the power supply module has a connection ( 200 ) for a power supply ( 202 ), and wherein the power supply module is adapted to be supplied via the terminal of the power supply with an operating voltage.

Power supply module according to one of claims 6 or 7, wherein the power supply module comprises a controller ( 110 ) and a voltage converter ( 108 ) with an output power for the output of electrical energy, wherein the voltage converter is adapted to convert the operating voltage into the voltage of the electrical energy, and wherein the controller is adapted to control the voltage converter and so adjust the output power.

Power supply module according to one of the preceding claims, wherein the power supply module comprises at least one filter, wherein the at least one filter is designed to filter at least one frequency range of the electrical energy.

A system of a network node according to any one of claims 1-4 and a power supply module according to any one of claims 5-9, wherein the power supply module is located in the slot of the network node.

A method for supplying at least one network device of an automation network with an electrical energy through a network node with a power supply module in a slot of the network node via at least one network data cable of the automation network, the method comprising the steps of: - transmitting (S1) data via the at least one network data cable from the network node to the network device; and - Transmission (S2) of the electrical energy from the power supply module to the network device via the at least one network data cable.

The method of claim 11, further comprising the step of: - Supplying the power supply module with an operating voltage through the network node.

The method of claim 11, further comprising the step of: - Supplying the power supply module with an operating voltage through a power supply.

The method of any one of claims 11-13, wherein the method further comprises the step of: - Conversion of the operating voltage in the voltage of the electrical energy through the power supply module.

The method of any of claims 11-14, wherein the method further comprises the step of: Filtering at least one frequency range of the electrical energy by the power supply module.