AlgoRex CS1140 C-Bus Technische Beschreibung Fire Safety & Security Products
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1 Basisfunktionen...5 1.1 Definition...5 1.2 Ringleitungsbetrieb (Class A)...5 1.2.1 Voraussetzungen zum Betrieb des unterbruchfesten C-Bus...5 1.2.2 Verhalten bei Kurzschluss oder Unterbruch eines C-Bus-Kabels...5 1.2.3 Verhalten beim Einschalten oder Abschalten von Stationen...5 1.2.4 Verhalten bei mehreren Kabelfehlern im Netz...6 1.3 Stichleitungsbetrieb (Class B)...6 2 Netzwerk-Konfiguration...7 2.1 Hardware-Anschaltung...7 2.2 Normale Netzwerk-Konfiguration...8 2.3 Kurzschluss oder Unterbruch eines C-Bus-Leitungsstücks...9 2.4 Eine Station ist abgeschaltet...9 2.5 Defekte Hardware einer C-Bus Station...10 3 Grundlegende Merkmale...11 4 Anhang: Impedanzanpassung der verschiedenen C-Bus Kabel...12 3
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Basisfunktionen 1 Basisfunktionen 1.1 Definition Ringleitungsbetrieb (Class A) Der C-Bus wird als Ringleitung verdrahtet. Damit ergibt sich ein redundantes Verbindungsstück. Bei einem Verbindungsdefekt (Kurzschluss oder Unterbruch eines Kabels) kann das defekte Verbindungsstück abgetrennt werden und die Kommunikation über die redundante Verbindung geführt werden. Stichleitungsbetrieb (Class B) Der C-Bus ist als Stichleitung verdrahtet. Bei einem Verbindungsdefekt gibt es keine Kommunikation mehr. 1.2 Ringleitungsbetrieb (Class A) 1.2.1 Voraussetzungen zum Betrieb des unterbruchfesten C-Bus Die logischen Adressen der Stationen im lokalen Netzwerk müssen verschieden voneinander sein. Die Hardware aller Stationen muss einwandfrei funktionieren, damit die automatische Konfiguration korrekt reagieren kann. Dies gilt insbesondere für beide Relais, die Abschlusswiderstände und den Signalübertrager. Ein Unterbruch oder ein Kurzschluss muss mindestens 20 s lang permanent anliegen, damit er sicher erkannt und abgetrennt werden kann. Es darf jeweils nur ein einziger Kabelfehler im Netzwerk vorliegen, damit die vollumfängliche Kommunikation garantiert werden kann. Korrekte Impedanzverhältnisse (Leitungslängen, Kabelimpedanzen etc.) müssen vorausgesetzt werden können, damit das System einwandfrei konfigurieren kann (siehe Anhang: Impedanzanpassung). 1.2.2 Verhalten bei Kurzschluss oder Unterbruch eines C-Bus-Kabels Ein Kurzschluss oder ein Unterbruch einer Verbindungsleitung wird durch Rekonfiguration des Netzes umgangen. Die Rekonfiguration dauert maximal 100 s, während dieser Zeit wird die gesamte Kommunikation unterbrochen. Das defekte Leitungsstuck wird als Störung gemeldet. Nach der Reparatur des defekten Kabels muss manuell die Rekonfiguration ausgelöst werden. Korrekt funktionierende Hardware und korrekte Kabelimpedanzen (Kabellängen, Kabeltypen) werden vorausgesetzt (siehe Anhang: Impedanzanpassung). 1.2.3 Verhalten beim Einschalten oder Abschalten von Stationen Nach Einschalten, Abschalten, Reset, Absturz, Aufschalten oder Entfernen einer Station wird eine Rekonfiguration des gesamten lokalen Netzes durchgeführt. 5
Basisfunktionen 1.2.4 Verhalten bei mehreren Kabelfehlern im Netz Treten auf mehreren Abschnitten Kabelfehlern auf, ist eine vollumfängliche Kommunikation nicht mehr möglich. Das Netz wird dann in verschiedene Teilnetze aufgeteilt. Nach erfolgter Reparatur der Verbindungsdefekte, können die Teilnetze durch Auslösung der Rekonfiguration an einem CT11 wieder zusammengeführt werden. Stationen im isolierten Teilnetzwerk erfahren über die C-Bus-Notlaufleitung von der Rekonfiguration. 1.3 Stichleitungsbetrieb (Class B) Soll ein CS11-C-Bus-Netz als Stichleitung betrieben werden, muss bei allen Stationsrecords das Feld loop mode auf 0: no gesetzt werden. Die Trenner-Relais bleiben dann im inaktiven Zustand (kein Klappern). Die Linienenden müssen mit Widerständen ohmisch abgeschlossen werden (siehe Anhang: Impedanzanpassung). 6
Netzwerk-Konfiguration 2 Netzwerk-Konfiguration 2.1 Hardware-Anschaltung Die beiden C-Bus-Eingänge können je über ein Relais entweder mit dem Ein- bzw. Ausgang verbunden sein oder mit einem Widerstand abgeschlossen werden. Somit ist es möglich, aus einem als Ring verdrahteten Netzwerk einen Bus mit abgeschlossenen Enden zu konfigurieren. In einem intakten System darf nur eine Station ein Relais aktivieren und damit eine Verbindung öffnen. A1 A2 Verbindung 1 Verbindung 2 B1 Relais 1 Relais 2 B2 Sende- / Empfangssignale Im Falle eines Leitungsdefektes aktivieren die angrenzenden Stationen das entsprechende Relais. Damit wird das defekte Element abgetrennt. A2 Verbindung 2 A1 B2 Verbindung 1 B1 Relais 2 Relais 1 Station 1 Station 2 7
Netzwerk-Konfiguration Sind beide Relais inaktiv, werden die Abschlusswiderstände abgetrennt und der Bus ist durchgeschaltet (Eingang und Ausgang sind direkt verbunden). A1 A2 Verbindung 1 Verbindung 2 B1 Relais 1 Relais 2 B2 Sende- / Empfangssignale Der Abschlusswiderstand muss der Impedanz des Kabels entsprechen, Ist ein falscher Abschlusswiderstand eingesetzt, so kann es bei langen Leitungen (>100 m) zu Reflexionen kommen, die sich dem Nutzsignal überlagern, wodurch Bitfehler entstehen können. Durch die Kollisions-Detektion beim Senden können fehlerhafte Impedanzverhältnisse zu vermeintlichen Kollisionen führen. 2.2 Normale Netzwerk-Konfiguration Eine Station (im Beispiel die Station 1) öffnet das Ringnetzwerk und schliesst die beiden Enden ab. Das nicht benützte Leitungsstück wird zyklisch gewechselt, so dass der Ausfall eines jeden Leitungsstücks bemerkt werden kann. Station 1 Station 2 Station 3 Station 1 Station 2 Station 3 8
Netzwerk-Konfiguration 2.3 Kurzschluss oder Unterbruch eines C-Bus-Leitungsstücks Die Stationen 1 und 2 schneiden das defekte Leitungsstück vom lokalen C-Bus ab. Station 1 Station 2 Station 3 2.4 Eine Station ist abgeschaltet Die Station 1 wird abgeschaltet und verhält sich wie ein Stück Draht. Nach der Rekonfiguration übernimmt eine andere Station (im Beispiel die Station 2) die Abschlussfunktion. Station 1 Station 2 Station 3 Station 1 Station 2 Station 3 9
Netzwerk-Konfiguration 2.5 Defekte Hardware einer C-Bus Station Bei jedem Aufstarten wird ein Relais-Test durchgeführt. Wird ein defektes Relais detektiert, wird dieses automatisch abgetrennt. Beispiel 1 Die Station 1 enthält ein defektes Relais (zieht nicht an). Die Station mit dem defekten Relais kann nicht Trenner-Station sein. Eine andere Station (im Beispiel die Station 2) öffnet den C-Bus-Ring und schliesst die beiden Enden ab. Station 1 Station 2 Station 3 Station 1 Station 2 Station 3 Beispiel 2 Ein Relais der Station 1 bleibt hängen. Das defekte Relais mitsamt dem angrenzenden Leitungsstück wird aus dem Netz herausgeschnitten. Station 1 Station 2 Station 3 Beispiel 3 Die Sende- oder Empfangshardware der Station 2 ist ausgefallen. Die defekte Station wird aus dem Netz herausgetrennt. Station 1 Station 2 Station 3 10
Grundlegende Merkmale 3 Grundlegende Merkmale Die Kommunikation zwischen allen Stationen eines lokalen C-Bus-Netzwerkes ist auch bei Auftreten eines Kabelkurzschlusses oder Kabelunterbruchs gewährleistet. Jede C-Bus-Station kann ihren Signalübertrager über Relaiskontakte wahlweise mit einer Leitung A und/oder Leitung B verbinden, die offenen Enden werden mit Widerständen abgeschlossen. Wird der C-Bus als Ring verdrahtet, entsteht eine redundante Verbindung, die bei einem Kabeldefekt eingesetzt werden kann. Durch Öffnen einer Verbindung entsteht aus dem Ring ein Bus. Der Ausfall einer Verbindungsleitung wird mit Hilfe von Präsenztelegrammen überwacht. Präsenztelegramme werden zyklisch in Abständen von 3s gesendet. Jede Station überwacht die Präsenz jeder anderen Station. Beim Fehlen mehrerer Präsenztelegramme wird in jeder Station ein Algorithmus gestartet, der das Ausschneiden von defekten Elementen und das korrekte Abschliessen des Busses sicherstellt. Bei Auftreten eines Kabelfehlers werden die an das defekte Kabel anschliessenden Relais aktiviert. Der restliche Bus wird korrekt abgeschlossen; alle Stationen sind miteinander verbunden und können miteinander kommunizieren. Eine Verbindung wird durch Senden und Empfangen von speziellen Telegrammen getestet. Diese Telegramme werden an alle Stationen im lokalen Netzwerk gesendet und von jeder Station, die mit Trenner-Relais ausgerüstet ist, quittiert. Die Funktion der Relais wird überprüft, indem bei geöffneten Relais ein Telegramm verschickt wird. Falls ein Quittungstelegramm von einer Nachbarstation empfangen werden kann, muss ein Relais defekt sein. Relais werden bei manueller Auslösung der Rekonfiguration und beim Einschalten einer Station geprüft. Eine Station schliesst nur dann beide Relais, wenn beide Verbindungen geprüft und als gut befunden sind und wenn gleichzeitig eine andere Station bekannt ist, die sicher eine Verbindung offen hält. Ein Relais zu einer defekten Verbindung wird offen gehalten, bis zur manuell ausgelösten Rekonfiguration. 11
Anhang: Impedanzanpassung der verschiedenen C-Bus Kabel 4 Anhang: Impedanzanpassung der verschiedenen C-Bus Kabel Diese Anpassung ist nur notwendig, wenn der C-Bus die Gesamtlänge von ca. 100 m überschreitet. Die C-Bus Standardkabel haben eine Wellenimpedanz von 110 Ω. Die Treiber- und Abschlusswiderstände sind auf Lötstützpunkten eingelötet und können bei Kabeln mit anderer Wellenimpedanz entsprechen angepasst werden (siehe nachfolgendes Diagramm). 1. Erklärung Ein Kabel muss mit Widerständen abgeschlossen sein. Der Widerstandswert muss der Impedanz des Kabels entsprechen. Jeder C-Bus-Teilnehmer weist vier Abschlusswiderstände (R i ) auf. Weiter sind zwei Driver-Widerstände (R d ) auf den Prints integriert. Damit die Widerstände einfach ausgewechselt werden können, sind sie auf Lötstützpunkten bestückt. C-Bus-Karte R i R d E3X10x R196, R197, R198, R199 R178, R179 E3X120 BR1, BR2, BR3, BR4 BR5, BR6 B3Qxxx R31, R32, R33, R34 R49, R50 E3H020/021 R173, R174, R177, R178 R180, R183 Die Driver-Widerstände geben dem Strom auf dem C-Bus vor. Damit das Signal auf dem C-Bus immer die gleiche Amplitude (1,35 Vpp) aufweist, besteht folgender Zusammenhang: R d = R i x 3.65 (45 Ω < R i < 200 Ω) 200 190 180 170 160 150 140 130 R i [Ohm] 12 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 Standard Lifeline Radox MICC 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 R d [Ohm]
Anhang: Impedanzanpassung der verschiedenen C-Bus Kabel 2. Vorgehen Wellenimpedanz des Kabels beim Hersteller erfragen (45 Ω... 200 ) Wert der R i s gleich der Wellenimpedanz des Kabels wählen und die vier Abschlusswiderstände auf dem Print einsetzen Zwei Driver-Widerstände R d = R i x 3,65 auf dem Print bestücken Jeder C-Bus-Teilnehmer muss angepasst werden Ist bei einem Kabel nur die Induktivität und die Kapazität bekannt, kann mit Hilfe der folgenden Formel die Impedanz berechnet werden: Zc = Lc Cc Zc: Lc: Cc: Impedanz des Kabels [Ω] Induktivität des Kabels [μh] Kapazität des Kabels [μf] 3. Mischen von verschiedenen Kabeltypen In einem C-Bus-Loop (oder Stichleitung) darf nur ein Kabeltyp eingesetzt werden. 4. Betrieb als Stichleitung Wird der C-Bus als Stichleitung betrieben, müssen zwei Abschlusswiderstände (Werte wie Ri) extern an den beiden Enden der Leitung angebracht werden (Default 110 Ω). Bei der Wahl von anderen Kabeln gelten die oben vorgegebenen Regeln (die Ri sind in diesem Fall die externen Abschlusswiderstände). 13
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