[发明专利]用户、主单元、通信系统及其操作方法有效

专利信息
申请号: 200680016637.3 申请日: 2006-04-01
公开(公告)号: CN101176313A 公开(公告)日: 2008-05-07
发明(设计)人: 德克·江森;弗良兹-约瑟夫·古查斯基 申请(专利权)人: 倍福自动化有限公司
主分类号: H04L12/437 分类号: H04L12/437
代理公司: 北京中原华和知识产权代理有限责任公司 代理人: 寿宁
地址: 德国*** 国省代码: 德国;DE
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摘要:
搜索关键词: 用户 单元 通信 系统 及其 操作方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一用户、具有若干借助相向操作的双环结构彼此连接的用户的通信系统中的一主单元、具有主从结构的这样一种通信系统、以及所述用户和所述通信系统的操作方法。

背景技术

在生产和自动化技术中,串行总线系统的使用日益增加,其中,远程设置的机器外围设备,例如I/O模块、传感器、驱动器、阀门和操作员终端等,通过高效实时通信系统与自动化系统、工程系统或视频显示系统通信。在这种布置方案中,所有用户通过串行总线,最好是通过现场总线联网在一起形成网络,通常,经由总线进行的数据交换按照主从原则执行。

所述总线系统上的主动总线用户、控制装置通常拥有总线接入授权并决定所述总线上的数据传输。所述主动总线用户在串行总线系统中称为主单元。相反,被动总线用户通常是机器外围设备。他们没有得到总线接入授权,即他们只被允许应主单元要求确认收到信息信号或者向后者传送信息信号。被动总线用户在所述串行总线系统中称为从单元。

为了避免布线复杂化,具有主从结构的现场总线系统通常布置为环形拓扑结构,所有总线用户都连接到一个环形传输路径。主单元将其产生的信息信号元馈送给进入所述环形传输路径,并随后通过串行连接到所述环形传输路径的从单元,而后再次由所述主单元接收并进行求值。主从系统也可设计为多主系统。

通常,所述主单元将信息信号组织成数据分组,所述数据分组由控制数据和有用数据组成,优选使用以太网标准,该标准能够提供长达1500字节并具有高达100M比特/秒传输速度的数据分组。当所述主单元馈入的以太网报文通过环状传输路径时,每个连接到所述环状传输路径的从单元都将为该单元提供的有用数据与该以太网报文进行交换。

通常,具有环状结构的主从通信系统按如下方式配置,即主单元具有作为进入传输媒体的数据注入点的发送单元和作为进入传输媒体的数据提取点的接收单元。然后各个从单元在传输路径上连接到一起形成链状,其中每个用户与两个相邻用户相连,链上的首尾用户与所述主单元连接。始于主单元的数据分组借助该主单元的发送单元沿着一个方向被传输给第一个与主单元连接的从单元,并由该从单元传输给下一个从单元,直到到达链上的最后一个从单元,而后返回所述主单元的接收单元。每个从单元都具有用来从前一用户处接收该循环数据分组的接收单元的接口,和用来向下一用户发送该循环数据分组的发送单元的接口,在接收单元和发送单元之间设置有一处理单元用来处理经过该从单元的数据分组,也就是用来与该数据分组交换分配给该从单元的有用数据。

具有主从结构的环状通信系统经常按如下方式设计:主单元构成实体线路,从单元安排其上,传输媒体具有双线结构,每个从单元具有一个组合式发送/接收单元的两个端口,在传输链的最后一个从单元的输出端口内的发送和接收单元短路。由所述主单元通过其接收单元注入所述第一线路的数据分组由正向通路上的从单元处理,而后仅简单地通过第二线路发送给返回路径上的主单元的接收单元。

主从通信系统的核心要求是具有高容错能力,尤其是用来生产和生产过程自动化的主从通信系统,也就是说通信系统维持所需功能的能力,即,例如,尽管发生了故障,仍不会影响工件的生产。这里,在通信系统中,除了必须以不妨害生产过程的方式克服数据分组中的错误之外,还包括整个传输链路的故障,特别是,例如,由于传输媒体的物理分离造成的故障也必须以不妨害生产过程的方式克服。

为了得到具有容错能力的主从通信系统,特别是在链路故障的情况下,也就是在整个传输区域的故障的情况下具有容错能力,常常使用相反方向操作的双环结构。由此,US 4,663,748描述了一种具有主从结构的通信系统,其中主单元借助两个反向操作的通信路径与多个从单元串联,该主单元同时在这两条通信路径上发出数据分组。所述从单元具有两个处理单元,这两个处理单元其在所有情况下均连接于两条通信路径之间,以便处理通过的数据报文。此外,在用户内设置可触发的耦合部件,从而当链路故障产生时,例如,当通信线路中产生中断时,其通过监视两个传输环上的信号并相应地转接通信系统对通信系统进行重新配置,从而避免通信系统中较大区域的故障甚至是整体故障。

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