Das Stationäreinrichtungs-Modul StEin

„StEin“- Module (Stationär-Einrichtungs-Module) sind Komponenten des ZIMO Digitalsteuerungssystems, die vorgesehen sind, zusammen mit einem ZIMO Basisgerät der Baureihe MX10 als Digitalzentrale eingesetzt zu werden; zumindest bis auf Weiteres NICHT mit Fremdsystemen.

Wie die Bezeichnung andeutet, werden am „StEin“ die „stationären Einrichtungen“ einer Modellbahnanlage angeschlossen, das sind Gleisabschnitte und Zubehörartikel ( Weichen, Signale, Entkuppler), Meldekontakte und Lautsprecher.

"StEin" ist MEHR als eine weitere ZIMO Systemkomponente; "StEin" folgt einem außergewöhnlichem Konzept, es ist eher ein eigenes Subsystem, das darauf ausgelegt wird, alle (stationären) Einrichtungen einer Modellbahnanlage abzudecken. Es werden also KEINE Besetztmelde-Module, RailCom-Detektoren, Zubehör-Decoder, u.ä. daneben gebraucht. Natürlich sind nichtsdestoweniger Kombinationen möglich.

Diese Webseite soll in das "StEin" Konzept einführen, detaillierte Informationen sind eher den ZIMO Druckwerken zu entnehmen,
siehe daher auch ...

Hier. . .  Zur Betriebsanleitung"StEin" (jeweils neueste freigegebene Ausgabe).

Der Betrieb voll-funktionaler Gleisabschnitte (mit Besetzt- und Zugnummernmeldung (=Meldung der Decoder-Adressen am Gleisabschnitt), RailCom lokal / global, Überstrom/Kurzschluss-Behandlung, sowie mit ZIMO „HLU“ für die „signalabhängige Zugbeeinflussung“) ist die zentrale Aufgabe des „StEin.

Meistens (aber nicht immer) in Zusammenhang mit den Gleisabschnitten stehen die Eingänge für Punktmelder am „StEin“. Deren Verwendung erlaubt das Prinzip der LZB (= Linienzugbeeinflussung mit HLU) mit Elementen der PZB (= punktförmiger Zugbeeinflussung) durch Punktmelder wie Kontaktgleise, Gleiskontakte, Lichtschranken, o.ä. zu ergänzen.

HINWEIS: Eine teil-funktionale Alternative zum „StEin“ für Gleisabschnitte ist der  Roco „Z21 Belegtmelder mit RailCom“ (hergestellt von ZIMO) für Anwendungen, wo kein HLU oder sonstige Art der Zugbeeinflussung gebraucht wird.

Für den Betrieb von Zubehörartikeln ist „StEin“ eine preisgünstige (weil „nebenbei“ im Modul angeboten) und funktionell vorteilhafte Alternative zu Zubehör-Decodern: zu den Vorteilen gehören u.a. die gleisunabhängige Stromversorgung und der CAN-Bus als leistungsfähiger Steuerungs- und Rückmeldepfad.
   
Bild oben: „StEin“- Module sind ein (optionaler) Bestandteil des ZIMO Steuerungssystems, sie werden vom Basisgerät MX10 (Digitalzentrale) versorgt -
über die "DC out"-Ausgänge S1 und S2 für Fahrspannung und Zubehörspannung. Stein-Module sind auch - schaltungstechnisch gesehen - 8-fache Booster,
d.h. sie erzeugen das DCC-Gleissignal selbst, synchronisiert mit der Zentrale über spezielle Adern des 8-poligen CAN-Bus-Kabels. Über den CAN-Bus erfolgt
auch die Kommunikation in beiden Richtungen mit der Zentrale, den anderen Systemkomponenten und (indirekt) dem Computer.
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„StEin“- Module zusammen mit den (an den beiden 20-poligen Buchsen an der Oberkante der Hauptplatine) anzusteckenden Erweiterungsplatinen und den (über den I2C-Bus verbundenen) ICA-Platinen haben Anschlüsse für den Betrieb folgender Einrichtungen der Modellbahnanlage:

- Voll-funktionale Gleisabschnitte:
Besetztmeldung, Überstrom-/ Kurzschluss-Erkennung und -Abschaltung (nach einer Folge von Wiedereinschaltversuchen), RailCom-Detektion für lokale und globale Daten, Anwendung der 7-stufigen ZIMO HLU Geschwindigkeits-Limits und Richtungssteuerung.
8 Gleisabschnitts-Anschlüsse sind am StEin-Modul (Hauptplatine) vorhanden.

- Teil-funktionale Gleisabschnitte (bei Bedaqrf an zusätzlicher Platine):
Besetztmeldung, HLU wie oben, aber Überstrom- und Kurzschluss-Abschaltung für jeweils 8 Gleisabschnitte gemeinsam; für kurze Abschnitte geeignet, z.B. Weichen-abschnitte in der Gleisharfe (wo keine getrennte Erkennung notwendig).

- Weichen-, Formsignal-, Entkuppler-Antriebe, Beleuchtungskreise, u.a.:
Doppelspulenantriebe (bzw. Einzelspulen für Entkuppler), Motorantriebe, EPL-Antriebe, Strommessung zur Umlaufkontrolle, Endabschaltungserkennung zur Positionsmeldung. Auch Komponenten der Anlagenbeleuchtung.
8 Weichenausgänge (16 Einzel-) sind am StEin-Modul (Hauptplatine) vorhanden,
8 zusätzliche Weichenausgänge durch Erweiterungsplatine STEINE8W zu ergänzen. 



 

 

- Servo-Antriebe für Weichen, Formsignale, u.a. :
handelsübliche Servos, 5 oder 6 V Versorgung, Steuerleitungen normal/invertiert.
8 Servo-Ausgänge durch Erweiterungsplatine STEINE8S zu ergänzen.

- Punktmelder, Stellungskontakte, u.ä. (an "Schalteingängen").
Punktmelder zur Ergänzung der Gleisabschnitte ("Unterteilung in logische Abschnitte") durch Lichtschranken, Reflexlichtschranken, Kontaktgleise, u.a., Stellungsmelder für Weichen ohne Endabschaltung.
16 Schalteingänge sind am StEin-Modul (Hauptplatine) vorhanden,
jeweils 16 zusätzliche Schalteingänge auf bestimmten Erweiterungsplatinen.

- LED-Signale (an "Lichtausgängen" mit gemeinsamen Pluspol oder Matrix):
dezentrale Signalplatinen, um Signaldrähte ohne Verlängerung zu verwenden.
jeweils 16 Lichtausgänge (beliebig auf Signale zu verteilen) auf jede ICA-Platine, 12 ICA-Platinen an jedem „StEin“.

- Lautsprecher zur Wiedergabe von Bahnhofsansagen, Stationärgeräuschen:
interner Sound-Generator des StEin-Moduls.
2 Lautsprecher-Ausgänge sind am StEin-Modul (Hauptplatine) vorhanden.

Hinweis: Anschlüsse für Servos und Sound-Ausgänge, sobald verfügbar !

  
    StEin Stationäres Einrichtungsmodul  

Bild oben: Anschlüsse eines „StEin“- Moduls in Ausführung STEIN88V (Voller Ausbau); daneben gibt es den Typ STEIN80G ("Nur-Gleisabschnitte-StEin");
bei diesem sind die braun beschrifteten Anschlüsse nicht vorhanden. Ansonsten sind die beiden Ausführungen vollkommen identisch.
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Das ZIMO „StEin“- Konzept erlaubt eine Kombination von LZB (= linienförmige Zugbeeinflussung durch Limitieren der Geschwindigkeit mittels HLU) mit Elementen der PZB (= punktförmiger Zugbeeinflussung). Dafür werden die 16 Schalteingänge als Punktmelder per Lichtschranken, Hall-Sensoren oder Kontaktgleise eingesetzt.

Dies ist sowohl technisch als auch wirtschaftlich vorteilhaft, weil damit

  • eine besonders hohe Haltepunktgenauigkeit erreicht wird, zumindest im Falle der Verwendung von Lichtschranken oder Hall-Sensoren, weil die Abhängigkeit vom zuverlässigen Rad-Schiene-Kontakt der einzelnen Achsen wegfällt.
  • eine signifikante Kostenersparnis einhergeht, indem eine Reihe von getrennten Gleisabschnitten wegfällt, die relativ teure Anschlüsse am StEin belegen würden. Das einzelne Bahnhofsgleis besteht typischerweise nur mehr aus einem einzigen Abschnitt. Die Lichtschranken, welche die bisherigen Gleisisolierungen ersetzen, kosten (samt Anschlusspunkten am StEin) sehr viel weniger.

 

Die beiden Skizzen einer Einfahrt in eine zweigleisige Station zeigen die Reduktion der Zahl von Gleisabschnitten durch Einsatz von Lichtschranken: diese bewirken eine "logische Unterteilung" der verbleibenden Gleisabschnitte und lösen im Ablauf einer Fahrstraße die gleichen Änderungen der Geschwindigkeitslimits aus wie in der "konventionellen Aufteilung" (mehr Gleistrennungen und -abschnitte) das Einfahren in einen neuen Gleisabschnitt (welches eine neue Besetztmeldung auslöst).
                                   
Bilder oben: "StEin"-Module werden üblicherweise in Computer-gesteuerten Anlagen eingesetzt (mit Stellwerksprogrammen wie STP, ESTWGJ oder Win-Digipet),
aber für die Erstinbetriebnahme und Fehlersuche ist eine von externer Software unabhängige Überwachung und Ansteuerung zweckmäßig.
Daher gibt es auf den ZIMO Fahrpulten MX32 die Möglichkeit die vorhandenen "StEin"-Module zu listen und deren angeschlossene Gleisabschnitte, Weichen, usw..
anzusteuern bzw. mitzuverfolgen (Besetztmeldungen, HLU-Zustände, Positionen, usw.). Am Modul selbst gibt es zahlreiche Kontroll-LEDs und auch 5 Tasten,
mit denen lokal beispielsweise Besetzt-Schwellen umgestellt, die HLU-Wirkung ausprobiert, Weichen und Signale geschaltet werden können.
Diese Elemente spielen auch für die in zunehmendem Maß relevanten autonomen Anwendungen, beispielsweise automatische Gleiseinfahrten, eine Rolle.
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Vom Auslieferungszustand zur individuellen Konfiguration

Fertig-Konfigurationen im Auslieferungszustand:

Ein neues "StEin"-Modul kann unmittelbar in Betrieb genommen werden: es werden die 8 Gleisabschnitte, 8 Weichen, Signale (über externe Signalplatinen), ... angeschlossen, die dann vom System her (Bedienungsoberfläche am MX32, siehe oben) und/oder vom Stellwerksprogramm angesteuert und abgefragt werden.

In der normalen (deutschen) Auslieferungsform verhält sich der "StEin" wie eine Kombination von Gleisabschnitts-, Magnetartikel-, Signal-Modulen (und einiges mehr), die auf typische H0-Anlagen abgestimmt ist: also Überstrom-Erkennung der Gleisabschnitte bei 2-3 A, Doppelspulenweichen, HV-Signale, usw.

Nutzung der vorgespeicherten Fertig-Konfigurationen:

Der Auslieferungszustand nutzt Fertig-Konfigurationen mit Parametern, wie sie für normale H0-Anlagen sinnvoll sind (d.s. NNK, DSA, DEHV in den Listen unten). Für andere Anwendungen (N-Spur, große Spuren, andere Antriebe, usw.) sind andere Fertig-Konfigurationen bereits vorgespeichert, die durch eine einfache Tasten-Prozedur am Modul selbst (mit den "5 Tasten") aktiviert werden können.

Die unten dargestellten Listen zeigen die Eigenschaften der verfügbaren Fertig-Konfigurationen (Stand Mitte 2021), 8 Fertig-Konfigurationen für Gleisabschnitte, 6 für Weichen und 2 für Signale (derzeit nur deutsche HV-Signale), weitere Fertig-

Konfigurationen in Zukunft. Von jeder dieser Listen kann nur genau eine Fertig-Konfiguration tatsächlich gelten bzw. gewählt werden, sonst gäbe es Widersprüche). Jeweils eine Fertig-Konfiguration für Gleisabschnitte, eine für Weichen, usw. sind hingegen nebeneinander aktiv (weil diese sich ja nicht widersprechen).

Die jeweils ersten Eintragungen der einzelnen Listen sind die Fertig-Konfigurationen NNK, DSA bzw. DEHV: sie sind automatisch im Auslieferungszustand aktiv: die Nummern 1 (für Gleisabschnitte), 41 (für Weichen) und 61 (für Signale, im Konkreten deutsche HV-Signale). Bei Bedarf wird per Tasten-Prozedur (siehe Betriebsanleitung) aus jeder Liste eine andere Fertig-Konfiguration ausgewählt und aktiviert.

Die Fertig-Konfigurationen sind gesammelt (also alle zusammen) in einem einzigen PARAMETER-SHEET, das ähnlich aussieht wie eine "echte" Konfiguration (also wie eine individuelle Konfiguration, siehe weiter unten). Zum Unterschied zu einem "echten" ist das Paramter-Sheet der Fertig-Konfigurationen aber nicht zum direkten Ausführen gedacht und geeignet, sondern es ist nur ein "Container" für Fertig-Konfiigurationen, aus denen die tatsächlich zu verwendenden ausgewählt werden (siehe oben).

Sehr wohl wird dieses Parameter-Sheet der Fertig-Konfigurationen aber als Samm-lung von Muster-Objekten genutzt, an denen sich der Ersteller eines individuellen Parameter-Sheets orientieren kann bzw. aus der er Objektzeilen in das eigene Sheet hineinkopieren, dort für die eigene Anwendung angepassen kann, usw.
   

Die Fertig-Konfigurationen im StEin-Modul (Stand Mitte 2021)

anhand des Paramter-Sheets, das gesammelt die verfügbaren (Juli/August 2021) Fertig-Konfigurationen enthält; Sichten oder Download als Excel oder pdf, Links siehe unten !

Die genaue Bedeutung der Parameter (Spalten) der einzelnen Objektzeilen ist im Kapitel "Die Objekte in den Parameter-Sheets" der Betriebsanleitung beschrieben !

Zunächst gibt es Blöcke aus jeweils 9 Zeilen: das sind die Fertig-Konfigurationen für Gleisabschnitte:

In der ersten Spalte (NAME) aller Zeilen einer Fertig-Konfiguration findet sich deren Nummer ("01", "02", ...), entsprechend der oben dargestellten Listen; der Text nach der Nummer ("FERTIG ...") ist nur eine Hilfe zur Übersicht; hat keine Wirkung.

Zeilen: Die jeweils erste Zeile eines solchen Blocks (also einer Fertig-Konfiguration) ist eine Typ-Deklaration (Objektklasse "GATYP", also Gleisabschnitts-Typ) für die folgenden 8 Zeilen der Objektklasse "GA", also die "eigentlichen" Gleisabschnitte, die unter Verwendung dieses Typs jeweils einen konkreten Gleisanschluss beschreiben.

Spalten (am Beispiel der Fertig-Konfigurationen von Gleisabschnitte): Die einzelnen Spalten enthalten die Parameter, wovon die wichtigsten sind: zunächst einige (hier nicht benutzte) "FIX"-Optionen für den Fall des autonomen, nicht Computer-gesteuerten Betriebs, dann die Besetztmeldeschwellen für die Situationen

"normal", "feucht", "nass"  |  die Überstrom-Schwellen (UESL..., UESS...,) und Wiedereinschaltezeiten  |  die Kurzschluss-Schwelle (KS...)  |  die Anschlusspunkte (APUGA), d.h. an welchen Ausgang der jeweilge Gleisabschnitt anzuschließen ist (1 ... 8)  |  die Anschlusspunkte (APUGK1, APUGK2) der dem Gleisabschnitt zuzuordnen-den Punktmelder (am Bandkabelstecker rechts am StEin anzuschließen).

Nach den Blöcken für die Gleisabschnitte folgen jene der Fertig-Konfigurationen für Weichen (in der Spalte NAME: "41", "42", ...); diese haben Ihre eigenen Parameter und daher auch andere Spaltenbezeichnungen: dort geht es um Schaltimpulszeiten, Testimpulse, Umlaufzeiten und -ströme, und die letzten Spalten enthalten wiederum die Anschlusspunkte (Antrieb, Herzstück-Polarisierung, ...).

Etwas komplizierter sind die Fertig-Konfigurationen für Signale: hier braucht es immer 3 Teil-Tabellen: die Liste der Signaltypen (Objektklasse SIGTYP, z.B: Hauptsperrsignal, Vorsignal, usw. im jeweiligen System), die Liste der Signalbilder (welche die einzelnen Typen zeigen können, Objektklasse SIGBILD) und zuletzt die Liste der konkreten Signale (Objektklasse SIG,, wobei jedes davon einem bestimmten Typ in der Spalte SIGTYP enstpricht. SIGTYP und SIGBILD können jeweils für mehrere Fertig-Konfigurationen verwrendet werden, wie hier im Beispiel für 61 und 62 (einefache bzw. voll-ausgebaite Signale des deutschen HV-Systems), daher haben nur die SIG-Zeilen die charakteristische Nummer (61 62, ..) in der Spalte NAME.

Das Parameter-Sheet der Fertig-Konfigurationen zum Download:

Download als xlsx-Datei: Stein-Konf-Sheets-der-Fertig-Konfigurationen-2021Juli17.xlsx  (zum Öffnen und Bearbeiten in Microsoft Excel, wenn Excel am Computer installiert)
Sichten im Browser bzw. Download als PDF-Datei: Stein-Konf-Sheets-der-Fertig-Konfigurationen-2021Juli17.pdf

Die individuelle Konfiguration für den StEin-Modul:

Unter StEin-Konfiguration (auch die oben beschriebenen Fertig-Konfigurationen ist eine Art, diese zu erstellen), ist die Definition der Parameter für die angeschlossenen Einrichtungen zu verstehen, also beipielsweise der Besetztmeldeschwellen für Gleisabschnitte, der Schaltzeiten für Weichenantriebe, und der Anschlusspunkte für die Gleisabschnitte selbst, für Punktmelder, Weichenantriebe, usw.

Das Konzept der StEin-Konfiguration ist gekennzeichnet durch:

  • den objektorientierten Ansatz, d.h. nicht nach Adressen (etwa von Decodern) organisisert, sondern nach den "Objekten" (also Gleisabschnitten, Weichen, Signalen, ...) gelistet. Jedes Objekt hat eine Zeile im "Paramter-Sheet" (siehe unten), dessen Spalten die Parameter des Objekts enthalten, darunter auch den "Anschlusspunkt" (beispielsweise eines Weichenatriebs) - also einer Art Adresse am "StEin"-Modul, oder auch mehrere Anschlusspunkte (etwa Antrieb, Zwangschaltekontakte, Herzstück-Relais), die unabhängig voneinander, sogar auf verschiedenen Modulen, festgelegt werden können.
  • die tabellarische Erfassung aller Objekte (eines einzelnen StEin-Moduls oder auch der gesamten Anlage) und deren Paramter im "Parameter-Sheet", welches aus Objektzeilen, also Zeilen für jedes Objekt, besteht. Dies schafft einen guten Überblick, da die Paramter zahlreicher Objekte (beispielsweise sämtlicher Weichen der Analge) gleichzeitig zu sehen und auch gruppenweise zu manipuieren sind.

Als Tool zur Erstellung des "Parameter-Sheets" wird vorzugsweise das gebräuchliche und auf den meisten Windows-Computer im Rahmen des Office-Paketes vorhandene Tabellenprogramm "Excel" eingesetzt. Die daraus exportierte .cfg-Datei wird mittels USB-Stick in den "StEin"-Modul eingebracht (oder auch in alle angeschlossenen Module gleichzeitig).

Zur vereinfachten Erstellung von Parameter Sheets gibt es Hilfmittel wie TYP-Objekte, das sind sowohl vorgespeicherte als auch selbst-erstellte Vorlagen für Objektzeilen mit jeweils gleichen Parameterwerten, aber unterschiedlichen Anschlusspunkten. Die Fertig-Konfigurationen (auch eine Art der Vereinfachung zur Erstellung einer Konfiguration) wurden bereits weiter oben beschrieben.

Die folgenden Auszüge aus einem "echten" Parameter-Sheet stammen von der ZIMO N-Spur-Ausstellungsanlage. Diese enthält 7 "StEin"-Module, an welchen alle (ca.) 50 Gleisabschnitte, 30 Weichen, und 25 Punktmelder angeschlossen sind. In diesem speziellen Fall sind aus Gründen der Anlagenentstehung die Signale nicht am StEin-Modul angeschlossen, sondern mit Decodern ausgestattet.

Zu sehen sind die Objektzeilen für Gleisabschnitts-Typ-Definitionen und die Gleis-abschnitte selbst für einige der Module (deren jeweilige Nummern in der Spalte MODULNR angeführt ist) sowie einige Weichen-Typ-Definitionen und Weichen.

Das komplette Parameter-Sheet dieser Anlage steht hier zum Download zur Verfügung; zusammen mit dem Paramter-Sheet für Fertig-Konfigurationen (siehe oben) können Teile davon auch als Ausgangspunkt für eigene Anwendungen genutzt werden.

Download einer Beispiel-Konfiguration (ZIMO Ausstellungsanlage)

als xlsx-Datei ( zum Öffnen in Microsoft Excel falls am Computer installiert): Stein-Konf-fuer-alle-StEin-Module-der-ZIMO-N-MESSE-Anlage.xlsx
Bild oben: Auszug aus dem "Parameter-Sheet" der ZIMO Messe-Vorführanlage, und zwar für sämtliche (nämlich 7) dort eingesetzte "StEin"-Module. Aufgrund
der vorangestellten Spalte MODULNR filtert jedes Modul die eigenen Objektzeilen heraus. Zu sehen sind Objektzeilen für Gleisabschnitte und Weichen. Die einzelnen Blöcke
werden jeweils durch ein TYP-Objekt (GATYP, WEITYP, ...) eingeleitet, das für die darauffolgenden eigentlichen Objekte als Vorlage fungiert.  Die Parameter der einzelnen Objekt
beziehen sich großteils auf verschiedene Schwellen- und Grenzwerte für Stromstärken (Besetztmeldungen, Kurzschlüsse, ...) und Zeitangaben (Ansprechzeiten, Wiedereinschaltzeiten,
Schaltzeiten, ...) sowie auf die Anschlusspunkte am Modul der jeweiligen Einrichtungen (Spalten ganz rechts).
Last update:  2021 07 22         .