在基础模块和第一扩展模块间进行串行数据传输的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在基础模块和扩展模块之间进行串行数据传输的方法和装置。基础模块和扩展模块尤其用于对电机进行控制和监控。
【背景技术】
[0002]由基础模块和至少一个扩展模块形成的系统尤其应用在工业自动化技术的领域中。基础模块(基础设备)在此尤其是具有控制功能的过载保护设备。至少一个扩展模块尤其是电流检测模块、电压监控模块、操作模块和/或显示模块。借助扩展模块，基础模块能够以扩展模块的至少一个功能进行扩展。为了在基础模块和至少一个扩展模块之间进行通信，基础模块和扩展模块分布包括一个系统接口，通过该系统接口实现在基础模块和扩展模块之间的串行数据传输。系统接口具有作为串行外围设备接口的四个针脚(缩写:SPI)和两个作为通用非同步收发器(缩写:UART)接口或作为内部集成电路(缩写:I2C)接口的两个针脚。
[0003]这种类型的系统例如为西门子公司的模块化构造的电机管理系统“snrocoDEpro”。模块化构造的电机管理系统Sn1CODE pro设计用于低压范围中的电机并且允许通过PR0FIBUS或者PR0FINET直接连接至自动化系统。其覆盖最重要的功能关系，包括在电机支路和自动化系统之间的安全指向的断开，并且在仅仅一个紧凑的系统中统一了所有必要的保护功能、监控功能、安全功能和用于通过电机支路控制的电机的控制功能。模块化构造的电机管理系统S頂0C0DE pro包括基础模块(基础设备)，其能够取决于电机管理系统的所希望的功能性以扩展模块进行扩展。为了在基础模块和至少一个扩展模块之间进行通信，各个模块分别具有一个上述的系统接口。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是，对所提及的装置进行进一步改进，从而能够在基础模块和扩展模块之间实现数据包的改进的数据传输。尤其是大于10字节的数据包应该能够被改进地在基础模块和扩展模块之间进行传输。
[0005]该目的通过根据权利要求1的方法，也就是通过用于在基础模块和第一扩展模块之间进行串行数据传输的方法实现，其中，基础模块和第一扩展模块分别包括一个第一系统接口，该第一系统接口具有作为串行外围设备接口的四个针脚和作为UART接口或者作为i2c接口的两个针脚，其中，基础模块的第一系统接口与扩展模块的第一系统接口连接，并且在基础模块和第一扩展模块之间通过串行外围设备接口的数据传输是循环数据传输并且通过UART接口或者I2C接口的数据传输是非循环数据传输，其中为了从基础模块至第一扩展模块交换数据包，基础模块借助在与第一扩展模块的循环数据传输中的至少一个控制字节向第一扩展模块指出，通过非循环数据传输将数据包传输给第一扩展模块，并且随后将数据包通过非循环数据传输传输给第一扩展模块，并且该目的通过根据权利要求10的装置，也就是通过用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的系统实现，其中，该系统包括基础模块和第一扩展模块。
[0006]本发明的优选的改进方案在从属权利要求2至9中给出。
[0007]在系统接口中，至少两个接口组合成总接口。系统接口包括SPI和UART接口和/或1?接口。SPI通过系统接口的四个针脚实现。UART和/或1?接口通过系统接口的两个另外的针脚实现。
[0008]各个模块(基础模块和扩展模块)分别包括通信器件。该通信器件用于经由系统接口、即通过串行外围设备接口的四个针脚和UART和I2C接口的两个针脚发送和接收各个数据。
[0009]系统特别地是电机管理系统，借助该电机管理系统能够对电机进行控制。通过电机管理系统可以优选地对开关设备(例如接触器)进行控制，经由该开关设备对电机的供电链路进行引导。
[0010]模块(基础模块和扩展模块)经由SPI的通信是循环通信。循环通信的报文包括优选最多31个字节。循环报文分别具有至少一个控制字节，至少一个数据字节以及优选还有ID字节(识别码)，组识别字节和/或CS字节。借助组识别字节能够优选有目的地对系统的扩展模块进行寻址。
[0011]经由至少一个控制字节，基础模块能够有目的地通知被寻址的扩展模块，即经由非循环数据传输为被寻址的扩展模块传输数据包。至少一个控制字节优选是一个控制字
Τ ο
[0012]CS字节是1个字节的检查值(Checksum)，其通过报文(无CA字节)形成。同样也可以考虑8字节的CRC检查值。
[0013]模块(基础模块和扩展模块)经由UART接口或者I2C接口的通信是非循环通信。在模块经由UART接口或者I2C接口点对点地通信时，在基础模块和扩展模块之间或者可以运行UART通信或者运行I2C通信。经由SPI的系统总线与非循环通信并行地循环地继续工作。优选的是，通过经由系统总线发送表征性的ID字节确定了，哪些可行的点对点的连接(UART或者I2C)能够由基础模块激活或者去激活。
[0014]根据经由非循环数据传输进行传输的至少一个控制字节向第一扩展模块指出，经由非循环数据通道为第一扩展模块传输数据包。第一扩展模块因此可以不妨碍循环数据传输地经由非循环数据通道接收所传输的数据并进而接收数据包。以这种方式能够在保留循环的数据传输的循环时间的情况下，经由非循环数据传输有目的地将数据从基础模块传输至系统的扩展模块。
[0015]在本发明的有利的实施方式中，基础模块和扩展模块用于对电机进行控制和/或监控。尤其是对于借助基础模块和扩展模块控制和/或监控的电机的启动或者短时运行来说，必要的是能够在基础模块和扩展模块之间传输更大量的数据。
[0016]通过在非循环通讯中传输较大的数据包，就可以经由串行外围设备接口(系统总线)保持高的传输速度。不需要延长循环数据通信的循环时间。
[0017]在本发明的另一个有利的实施方式中，基础模块包括集成的PR0IBUS或者PR0FINET接口。这实现了基础模块和与之连接的扩展模块标准化地接入上级的自动化系统中。基础模块优选地包括至少四个二进制的输入端和至少三个单稳的继电器输出端。基础模块优选设计用于DC 24伏特或者AC/DC 110至240伏特的供电电压。
[0018]在本发明的另一个有利的实施方式中，扩展模块是操作模块、数字模块、接地模块、温度模块、模拟模块或者这些模块的组合。
[0019]操作模块用于对电机支路进行控制。其例如可以安装到开关柜门中，从而能够直接地在开关柜处对电机支路进行操作。系统接口或者附加地模拟地构造的系统接口优选地前侧地集成在操作模块中。经由该系统接口，优选地实现了操作模块或者电机管理系统(基础模块和作为扩展模块的操作模块)的参数化和诊断。操作模块优选地包括用于插接上寻址插头或者存储器模块的器件，从而能够分配PR0FIBUS地址或者甚至对电机管理系统进行完全的参数化。为了能够将测量值，运行数据和诊断数据直接地在开关柜处显示，操作模块优选地包括显示部件。借助操作模块的输入部件，例如键盘部件能够优选地直接设定参数、如电机额定电流和/或电机管理系统的极限值。
[0020]借助数字模块尤其能够输入和/或输出附加的过程信号。为此，数字模块优选地包括双稳的继电器输出端，从而即使在失去供电电压之后也能够保持继电器输出端的开关状态。
[0021 ] 接地模块如下地构造，即其借助总和电流互感器实现接地监控。
[0022]与温度模块的热敏电阻-电机保护并行地，能够借助温度模块优选地将至少一个模拟的温度传感器(例如Ptl00，Ptl000)接入到电机管理系统的过程中。以这种方式例如借助电机管理系统实现了对轴承温度、变速器油温度或者冷却剂温度的监控。
[0023]模拟模块包括至少一个模拟输入端和/或输出端。以这种方式，电机管理系统能够以模拟模块的至少一个模拟的输入端和/或输出端进行扩展。
[0024]在本发明的另一个有利的实施方式中，数据包大于10字节。在大于10字节的数据包的情况中，存在更大的数据包。