[发明专利]包括馈送模块及负载模块的总线系统

说明书

总线系统(1)的数据线(4)经由第一信道与第二信道而链结馈送模块与负载模块，该第一信道包括第一导线对(41)，该第二信道包括第二导线对(42)。数据线(4)的第一信道在实体馈送模块接口(231)与实体负载模块接口(331)之间传送第一差分数据信号以及从第一DC电压源(241)到第一负载模块DC电压负载(34)的第一直流电流。数据线(4)的第二信道传送实体馈送模块接口(231)与实体负载模块接口(331)之间的第二差分数据信号，及从第二DC电压源(251)到第二负载模块DC电压负载(35)的第二直流电流。

本发明与一种总线系统有关，特别是用于工业自动化，包括馈送模块和至少一个消耗器模块，所述馈送模块和消耗器模块是通过数据线和直流电流供应源而连接。本发明进一步与一种用于这种类型的总线系统的馈送模块和消耗器模块有关。

目前的工业自动化概念，也就是在软件的辅助下控制和监测技术过程，是基于具有分布式传感器/致动器等级的中央控制器的构想。在这种情况下，用户通过工业数据网络(以下也称为自动化网络)彼此通信并与上级系统通信。

以太网是局域网络(LAN)中最广泛的通信标准，且主要是由IEEE标准802.3所规定。以太网是基于LAN结构，其中多个控制节点(例如计算器或机器)是以有线的方式彼此连接，其中以太网协议将要传输的数据以预定的格式封装在数据分组中(以下也称为信息)。在这种情况下，可以使用在传输速率、使用的缆线类型和线路编码方面都有所不同的不同以太网变体。

用户之间的通信通常是通过在工业上使用的以太网中具有四条导线的数据线来进行，其中这四条导线通常是具有两双扭绞线对的形式；扭绞成对的导线降低串扰。一对导线中的两条导线总是一起使用，其中在每种情况下是通过一对导线来传输差分数据信号。有时，全部四条导线都被扭绞在一起，这样虽然会导致关于电磁兼容性方面的缺点，但却具有更高度线路灵活性的优点。

对自动化网络的经常强制要求是，机器的输出(致动器)可以在不损失监测机器的可能性下随时移动到安全状态。因此，自动化网络中的传感器和控制器必须能够独立于致动器进行操作。为了这个原因，致动器的能量供应源通常是与用于传感器和控制器的能量供应源分开，以便独立于传感器和控制器供应源而断开致动器供应源。

自动化网络中所需的能量供应源线路通常是独立于数据线来布局，这使得必须具有至少两个具有相应接触技术的专用布缆系统。然而，在工业自动化中，期望总是实现在自动化网络中尽可能具有成本效益和简单的布缆。这是重要的，特别是当因考虑环境要求而对布缆需要良好的屏蔽、高保护等级、或高耐温性时。因此，布线通常要负责相关高比例的系统成本。

节省布缆方面成本的一种方式是将电源和数据传输组合在一个布缆系统中。可因此相伴地传输一个单独的电压。专用的以太网转换器即是基于此一目的而用于PoE标准中，该转换器通过中心抽头而将电压所需的两个电位施加到每一对导线上。然而，由于在工业自动化中经常需要两个分离的能量供应源，其中一个用于致动器、另一个用于传感器和控制器，因此在具有四条导线的数据线路的PoE系统中还需要用于第二能量供应源的附加布缆系统。

从美国专利US 2010/277293 A1中可得知一种PoE系统，其中除了两个差分数据信号之外，还可以通过四条导线的数据线来传输单一电压，为电压传输实施介质抽头。在US2010/277293 A1中，提出了一种具有两条导线的数据线的PoE系统，其中电感和电容模块的组合被使用于总线系统的馈送模块中与消耗器模块中。US 2010/277293 A1也描述了一个具体实施例，其中两个两条导线的PoE系统是并行配置的，它们每一个都有一个分离的实体接口，但是设有一个共享的电压传输。四条导线的PoE系统也描述于美国专利US 2010/078992 A1中。两条导线的PoE系统的具体实施例则于DE 10 2011 087828 A1中提出。

本发明的目的在于提供一种特别用于工业自动化的总线系统、用于这种总线系统的馈送模块和消耗器模块，这种总线系统、馈送模块和消耗器模块能够降低布缆复杂性，以传输两个DC隔离供应源电压，在过程中不会对总线系统中的用户之间的数据通信产生不利影响。