Método para la puesta en funcionamiento de, al menos, un dispositivo de campo.

Método para la puesta en funcionamiento de, al menos, un primer dispositivo de campo (104),

en donde el método presenta las siguientes etapas:

- Señalización de una primera demanda de energía eléctrica (146) del primer dispositivo de campo a través de un primer puerto (120) a una unidad de suministro (102), en donde el primer dispositivo de campo se ha conectado previamente a la unidad de suministro, a través del primer puerto mediante un primer enlace de comunicaciones (144);

- Recepción de la energía eléctrica en correspondencia con la primera demanda de energía eléctrica mediante el primer dispositivo de campo a través del primer enlace de comunicaciones y el primer puerto, por lo que se activa el primer dispositivo de campo; y

en donde el método se caracteriza por las siguientes etapas:

- Asignación de una unidad de toma de energía eléctrica (124) del primer dispositivo de campo, que se puede asignar al primer puerto o a un segundo puerto (122), al primer puerto, en donde la unidad de toma de energía eléctrica se proporciona como un consumidor para la energía eléctrica recibida;

- Asignación de una unidad de suministro de energía eléctrica (126) del primer dispositivo de campo, que se puede asignar al primer puerto o a un segundo puerto (122), al segundo puerto (122), en donde la unidad de suministro de energía eléctrica se proporciona para la provisión de una segunda demanda de energía eléctrica (152) a través del segundo puerto.

Método para la puesta en funcionamiento de, al menos, un dispositivo de campo La presente invención hace referencia a un método para la puesta en funcionamiento y para la operación de, al menos, un dispositivo de campo en general, y un método para la puesta en funcionamiento de un dispositivo de campo cuya demanda de energía eléctrica se proporciona particularmente a través de una conexión Ethernet (PoE) . En otro aspecto, la presente invención hace referencia a un dispositivo de campo.

Estado del arte La alimentación a través de Ethernet (PoE) indica una tecnología con la cual se pueden alimentar con corriente, a través del cable Ethernet de 8 hilos, dispositivos capaces de trabajar en red. Más específicamente, con PoE actualmente se hace referencia en general a la norma IEEE 802.3af, que se ha aprobado en su versión final en julio de 2003. Previamente, existían algunas implementaciones específicas del fabricante que se identificaban también bajo la denominación de alimentación a través de Ethernet.

La principal ventaja de la alimentación a través de Ethernet consiste en que se puede economizar un cable de suministro de corriente y, de esta manera, también se pueden instalar dispositivos conectados mediante Ethernet, en lugares de difícil acceso o en zonas en las que una pluralidad de cables podrían incomodar. Por consiguiente, por una parte, se pueden economizar los costes de instalación y, por otra parte, la aplicación de un suministro de corriente (USV) central, libre de interrupciones, que de esta manera resulta simple de realizar, puede incrementar la seguridad contra fallos de los dispositivos conectados.

La alimentación a través de Ethernet se utiliza generalmente en dispositivos consumidores que consumen poca energía eléctrica. Por ejemplo, entre ellos se consideran los teléfonos IP, concentradores pequeños, cámaras pequeñas, servidores pequeños o dispositivos de transmisión inalámbricos (puntos de acceso WLAN, dispositivos FSO, puntos de acceso de Blue-Tooth) .

La alimentación a través de Ethernet también se utiliza en la técnica de la automatización, por ejemplo, en el caso de los dispositivos de campo en las aplicaciones de fabricación o de logística. Además, los dispositivos de campo individuales de los cuales se compone una aplicación de fabricación o de logística, se interconectan entre sí mediante la tecnología de Ethernet.

De acuerdo con la norma IEEE 802.3af, los dispositivos que participan se dividen en los suministradores de energía eléctrica (PSE: equipo de suministro de energía) , y en los consumidores (PD: dispositivos alimentados) . A continuación, los dispositivos de suministro de energía eléctrica también se indican como unidades de suministro o bien, como unidades de suministro de energía eléctrica. A continuación, los dispositivos consumidores también se indican como unidades de toma de energía eléctrica. La tensión de alimentación con la que se alimenta un dispositivo consumidor durante el funcionamiento, asciende a 48 voltios. El consumo máximo de corriente de los dispositivos de campo asciende a 350 mA en el funcionamiento continuo. En la conexión se permiten 400 mA en un tiempo reducido. De allí, resulta un consumo máximo de potencia eléctrica de 15, 4 vatios. Para la transmisión de la energía eléctrica, se utilizan tanto los pares de hilos libres como los hilos que transmiten señales en el cable Ethernet.

El desafío para el fabricante de las propias soluciones PoE, anteriormente consistía en evitar los daños en las unidades terminales no aptas para la tecnología PoE.

La norma 802.3af resuelve dicho problema mediante un método que consiste en la detección de la energía de resistencia. Además, el suministrador de energía eléctrica, es decir, la unidad de suministro, proporciona múltiples veces una corriente mínima a los hilos de una conexión Ethernet, a través de la cual se conecta un dispositivo consumidor con la unidad de suministro, en donde mediante la corriente mínima no se provoca daño alguno en un caso normal. Además, el suministrador de energía eléctrica identifica si el dispositivo consumidor presenta una resistencia de conexión de 25 kohm, y dónde se encuentra dicha resistencia y, de esta manera, determina si es apto para la alimentación a través de Ethernet. Por lo tanto, el dispositivo consumidor se alimenta con una potencia reducida, y debe indicar a cuál de las cuatro clases de potencia definidas en la norma pertenece. Justo después el dispositivo consumidor recibe la energía eléctrica completa y puede entrar en funcionamiento.

El suministro de corriente de los dispositivos de campo o bien, de los dispositivos consumidores, se puede realizar mediante los denominados dispositivos de alimentación por los pares de datos (Endspan) , por ejemplo, los conmutadores, o los dispositivos de alimentación por los pares libres (Midspan) , es decir, las unidades entre el conmutador y el dispositivo de campo. Como dispositivos Midspan se utilizan en general los concentradores que conducen corriente a los respectivos hilos. Para la alimentación Midspan se posiciona entre el conmutador Ethernet y los dispositivos de campo, es decir, los dispositivos alimentados, una denominada línea de alimentación de

energía eléctrica o un panel de inserción de Midspan. Dichos sistemas se asemejan a los paneles de interconexiones y presentan convencionalmente entre 6 y 24 canales. Cada línea de alimentación de energía eléctrica dispone de una entrada para los datos que ingresan, y de una salida combinada para los datos y para el suministro de corriente mediante PoE.

La energía eléctrica de alimentación total proporcionada por un conmutador Ethernet de esta clase o por una línea de alimentación de energía eléctrica, se limita por razones de pérdida de energía eléctrica. Cada unidad terminal puede requerir de un determinado presupuesto de energía eléctrica en su conexión de línea, es decir, en su puerto, a través del cual se conecta el dispositivo de campo con la unidad de suministro. Dicho presupuesto de energía eléctrica es clasificado en una pluralidad de etapas por los dispositivos de campo mediante una impedancia de corriente definida, como se ha mencionado anteriormente.

En una pluralidad de aplicaciones industriales se utilizan tecnologías Ethernet con una estructura lineal. Esta clase de estructuras lineales resultan ventajosas, por ejemplo, en las aplicaciones de fabricación o de logística. Los dispositivos de campo que se comunican entre sí en una estructura lineal, deben disponer respectivamente de, al menos, dos puertos de comunicaciones. Uno de dichos puertos se utiliza, por ejemplo, para la conexión con un sistema superordinado o con un conmutador. Un segundo puerto se utiliza para la transmisión de datos al dispositivo de campo adyacente.

En las topologías lineales o también anulares conformadas de esta manera, el suministro de corriente de acuerdo con el método PoE estandarizado de acuerdo con la norma IEEE 802.3af, no se puede utilizar para una pluralidad de dispositivos de campo PoE, por ejemplo, dispuestos en línea. Un motivo consiste en que el conmutador de suministro de energía que alimenta o bien, la línea de alimentación de energía eléctrica, no puede suministrar corriente a una pluralidad de dispositivos consumidores conectados en serie, dado que sólo el consumidor directamente adyacente al conmutador PoE o bien, a la línea de alimentación de energía eléctrica, puede indicar su propia demanda de energía eléctrica. El primero de los dispositivos consumidores dispuestos en una línea, podría solicitar siempre el presupuesto máximo de energía eléctrica. Sin embargo, por una parte esto no resultaría conforme a la norma IEEE 802.3af, dado que en general su consumo efectivo de energía eléctrica resulta considerablemente bajo. Por otra parte, dicho presupuesto máximo de energía eléctrica se puede exceder mediante los dispositivos consumidores conectados a continuación, hecho que conduce a la desconexión de la línea completa mediante la unidad de suministro.

De la patente WO 2006/032588 A1 se conoce un sistema de comunicaciones en correspondencia con la norma IEEE 802.3af, en el que se utilizan dispositivos de red conformados de forma modular. Un dispositivo de red modular se compone de una pluralidad de elementos de red dispuestos en serie en una línea. Cada elemento de red presenta una resistencia eléctrica como un componente pasivo. Dichos componentes se encuentran conectados entre sí en la interconexión de los elementos de red mediante un bus. El primer elemento... [Seguir leyendo]

1. Método para la puesta en funcionamiento de, al menos, un primer dispositivo de campo (104) , en donde el método presenta las siguientes etapas:

- Señalización de una primera demanda de energía eléctrica (146) del primer dispositivo de campo a través de un primer puerto (120) a una unidad de suministro (102) , en donde el primer dispositivo de campo se ha conectado previamente a la unidad de suministro, a través del primer puerto mediante un primer enlace de comunicaciones (144) ;

- Recepción de la energía eléctrica en correspondencia con la primera demanda de energía eléctrica mediante el primer dispositivo de campo a través del primer enlace de comunicaciones y el primer puerto, por lo que se activa el primer dispositivo de campo; y

en donde el método se caracteriza por las siguientes etapas:

- Asignación de una unidad de toma de energía eléctrica (124) del primer dispositivo de campo, que se puede asignar al primer puerto o a un segundo puerto (122) , al primer puerto, en donde la unidad de toma de energía eléctrica se proporciona como un consumidor para la energía eléctrica recibida;

- Asignación de una unidad de suministro de energía eléctrica (126) del primer dispositivo de campo, que se puede asignar al primer puerto o a un segundo puerto (122) , al segundo puerto (122) , en donde la unidad de suministro de energía eléctrica se proporciona para la provisión de una segunda demanda de energía eléctrica (152) a través del segundo puerto.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, que presenta además las siguientes etapas:

- Detección de un segundo dispositivo de campo (106) a través del segundo puerto (122) del primer dispositivo de campo (104) , en donde el segundo dispositivo de campo se ha conectado previamente al segundo puerto (122) del primer dispositivo de campo, a través de un segundo enlace de comunicaciones (150) ;

- Determinación de la segunda demanda de energía eléctrica (152) del segundo dispositivo de campo a través del segundo enlace de comunicaciones;

- Determinación de la demanda total de energía eléctrica (154) a partir de la primera y de la segunda demanda de energía eléctrica;

- Transmisión de la demanda total de energía eléctrica a la unidad de suministro;

- Recepción de la energía eléctrica total en correspondencia con la demanda total de energía eléctrica, en el caso que la unidad de suministro (102) pueda proporcionar la energía eléctrica total;

- Suministro del segundo dispositivo de campo con la energía eléctrica en correspondencia con la segunda demanda de energía eléctrica (152) para el caso en que se reciba la energía eléctrica total.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, que presenta además las siguientes etapas:

- Monitorización del segundo puerto (122) alimentado por el primer dispositivo de campo (104) ;

- Interrupción del suministro del segundo dispositivo de campo (106) en el caso de un cortocircuito o de un exceso de corriente en el segundo enlace de comunicaciones (150) .

4. Método de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, que presenta además las siguientes etapas:

- Almacenamiento de una fracción de la energía eléctrica recibida;

- Monitorización del primer puerto que alimenta (120) , por lo que se puede detectar una interrupción del suministro de energía eléctrica del primer dispositivo de campo;

- Permutación de la asignación de la unidad de toma de energía eléctrica y la unidad de suministro de energía eléctrica, con el primer y el segundo puerto, en el caso que se detecte una interrupción del suministro de energía eléctrica.

5. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 4, en donde una modificación de la segunda demanda de energía eléctrica (152) del segundo dispositivo de campo (106) se puede detectar mediante el primer dispositivo de campo (104) , en donde la demanda total de energía eléctrica modificada se transmite a la unidad de suministro, y en donde al segundo dispositivo de campo se proporciona la energía eléctrica en correspondencia con la segunda demanda de energía eléctrica modificada, para el caso en que la energía eléctrica pueda ser recibida por el primer dispositivo de campo, en correspondencia con la demanda total de energía eléctrica modificada.

6. Método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la demanda total de energía eléctrica (154) o la demanda total de energía eléctrica modificada, se transmite a la unidad de suministro mediante el protocolo SNMP (protocolo simple de gestión de redes) .

7. Método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el segundo dispositivo de campo (106) es detectado por el primer dispositivo de campo (104) mediante el protocolo LLDP (protocolo de detección de capa de enlace) .

8. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 7, en donde los dispositivos de campo (104, 106) en el estado sin corriente, en el primer y el segundo puerto presentan una signatura específica del dispositivo, en donde la signatura específica del dispositivo presenta los dispositivos de campo como unidades de toma de energía eléctrica, en donde la signatura específica del dispositivo del puerto no alimentado, se desactiva después de la recepción de la demanda de energía eléctrica.

9. Método de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la determinación de la segunda demanda de energía eléctrica (152) del segundo dispositivo de campo (106) se realiza mediante la signatura específica del dispositivo del segundo dispositivo de campo.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9, en donde la signatura específica del dispositivo se realiza mediante una impedancia de terminación de la energía eléctrica de acuerdo con la norma IEEE 802.3af.

11. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en donde los enlaces de comunicaciones se basan en la tecnología Ethernet.

12. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en donde en el caso de la unidad de suministro

(102) se trata de un dispositivo de campo conectado antes del primer dispositivo de campo (104) , o de un conmutador de alimentación a través de Ethernet, o una línea de alimentación de energía eléctrica.

13. Dispositivo de campo (104) con:

- al menos, un primer puerto (120) y un segundo puerto (122) ;

- medios para la señalización de su demanda de energía eléctrica (146) al primer puerto (120) ;

- al menos, una unidad de toma de energía eléctrica (124) , caracterizada porque

- el dispositivo de campo (104) presenta, al menos, una unidad de suministro de energía eléctrica (126) , en donde la unidad de suministro de energía eléctrica se puede asignar al primer puerto (120) , en donde dicha unidad de suministro de energía eléctrica se proporciona para la provisión de energía eléctrica a través del puerto asignado,

- la unidad de toma de energía eléctrica (124) se puede asignar, al menos, al segundo puerto (122) , en donde la unidad de toma de energía eléctrica se proporciona como un consumidor para la energía eléctrica recibida a través del puerto asignado,

- existen medios para la señalización de la demanda de energía eléctrica (146) del dispositivo de campo (104) al segundo puerto (122) , y

- después de la provisión de la demanda de energía eléctrica mediante una unidad de suministro (102) a través del primer puerto (120) , la unidad toma de energía eléctrica (124) se puede asignar al primer puerto (120) , y la unidad de suministro de energía eléctrica (126) se puede asignar al, al menos un, segundo puerto (122) .

14. Dispositivo de campo (104) de acuerdo con la reivindicación 13, que presenta además:

- medios para la detección de un segundo dispositivo de campo (106) , en donde el segundo dispositivo de campo

(106) se ha conectado previamente al segundo puerto (122) del dispositivo de campo (104) ;

- medios para la determinación de una segunda demanda de energía eléctrica (152) del segundo dispositivo de campo;

- medios para la determinación de una demanda total de energía eléctrica (154) , en donde la demanda total de energía eléctrica comprende la demanda de energía eléctrica del primer dispositivo de campo, y la segunda demanda de energía eléctrica;

- medios para la transmisión de la demanda total de energía eléctrica a la unidad de suministro (102) , en donde el dispositivo de campo se ha conectado previamente a la unidad de suministro;

- medios para la provisión de la segunda demanda de energía eléctrica para el segundo dispositivo de campo (106) .

15. Dispositivo de campo de acuerdo con la reivindicación 14, que presenta además:

- medios para la monitorización del segundo puerto (122) alimentado por el primer dispositivo de campo (104) ;

- medios para la interrupción del suministro del segundo dispositivo de campo (106) en el caso de un cortocircuito o de un exceso de corriente en el segundo enlace de comunicaciones (150) .

16. Dispositivo de campo de acuerdo con la reivindicación 14 ó 15, que presenta además:

- medios para el almacenamiento de una fracción de la energía eléctrica recibida;

- medios para la monitorización del primer puerto que alimenta, por lo que se puede detectar una interrupción del suministro de energía eléctrica del primer dispositivo de campo;

- medios para la permutación de la asignación de la unidad de toma de energía eléctrica y la unidad de suministro de energía eléctrica, con el primer o con el segundo puerto, en el caso que se detecte una interrupción del suministro de energía eléctrica.

17. Dispositivo de campo de acuerdo con una de las reivindicaciones 14 a 16, que presenta además:

- medios para la detección de una modificación de la segunda demanda de energía eléctrica del segundo dispositivo de campo;

- medios para la solicitud de la demanda total de energía eléctrica modificada en correspondencia, por parte de la unidad de suministro conectada previamente.

18. Dispositivo de campo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes 13 a 17, que presenta además una lógica de control (514) , en donde la asignación de la unidad de suministro de energía eléctrica (510, 512) y de la unidad de toma de energía eléctrica (506, 508) se controla mediante la lógica de control.

19. Dispositivo de campo de acuerdo con la reivindicación 18, en donde la unidad de suministro de energía eléctrica (510, 512) y/o la unidad de toma de energía eléctrica (506, 508) presentan una pluralidad de modos operacionales, en donde los modos operacionales se pueden configurar mediante la lógica de control (514) .

20. Dispositivo de campo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes 13 a 19, en donde la, al menos una, unidad de suministro de energía eléctrica (610, 612) y la, al menos una, unidad de toma de energía eléctrica (606, 608) presentan una separación de potencial entre sí.

21. Dispositivo de campo de acuerdo con una de las reivindicaciones 14 a 20, que presenta además medios para el almacenamiento de la primera demanda de energía eléctrica, de la segunda demanda de energía eléctrica, y de la demanda de energía eléctrica total.