[发明专利]具主从结构的通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有主从结构的通信系统，以及用于该通信系统的主机 单元。

背景技术

在制造与自动技术中，越来越常使用串行总线系统，其中机器外围的远 程配置装置(例如I/O模块、变换器、驱动器、阀件与操作者终端)是通过 高效实时通信系统而与自动、加工与显示器系统进行通信。在此配置中，所 有的使用者都通过串行总线(最好是场总线)而连接成网络，通过总线的数 据交换一般是基于主从原理而执行。

总线系统上的主动总线使用者(即控制装置)处理总线存取认证并决定 总线上的数据传送。就规则上而言，主动总线使用者即称为串行总线系统中 的主机单元；相反的，被动总线使用者是指机器外围装置，其并不接收总线 存取认证，亦即其仅于主机单元发出请求时，被允许认可对主机单元的接收 信息信号或传送信息信号。被动总线使用者被称为串行总线系统中的从属单 元。

为了避免复杂的接线，具有主从结构的场总线系统一般系配置为环形拓 朴，所有的总线使用者都连接至一环形传输路径。主机单元所产生的一信息 信号由主机单元馈送至所述环形传输路径，并连续通过与所述环形传输路径 串行连接的从属单元，接着由主机单元再次接收及进行评估。

一般而言，信息信号是由所述主机单元统一整理为数据封包(所述数据 封包是由控制数据与有用数据组成)，较佳为利用以太标准(Ethernet  standard)，其提供具有长度达1500位(bytes)、同时传输速度可高达100 Mbit/sec的数据封包。连接至所述环形传输路径的每一个从属单元为其处理 用于以太讯息的有用数据，所述以太讯息由主机单元馈送至所述环形传输路 径中。

一般而言，具有环形结构的主从式通信系统是配置为使主机单元具有一 发射机单元作为数据注入点，并具有一接收单元作为数据撷取点。个别的从 属单元接着一起连接于传输路径上以形成一环，其中每一个使用者都连接至 两个邻近单元，且在链上的第一使用者与最后使用者则连接至所述主机单元。 数据封包藉以从主机单元开始、通过其发射机单元而单向传输至第一连接从 属单元，并从该处再到下一个，直到已经抵达所述环中的最后一个从属单元， 接着返回所述主机单元的接收单元。

每一个从属单元都具有一第一终端以自先前使用者接收循环数据封包、 以及一第二终端以前送至下一个使用者，也具有配置在两个终端之间的一处 理单元，以处理通过所述从属单元的数据封包。

主从式通信系统的中央需求(特别是当其用于生产与制程自动化时)为 高错误容限，亦即通信系统在发生错误时维持所需功能(例如：生产工作件) 的能力。在本文中，除了数据封包中的错误之外，必须在不损伤制程下加以 克服的通信系统错误也是整体使用者的故障，特别是在传输路径中的主机单 元、或是传输路径分别因例如传输媒介的实体性分离而导致的中断。

US 2004/0008720A1中说明了一种具有两个主机节点以补偿一主机节点 的故障、以及具有一双重传导结构以于中断时切换传导的主从式通信系统。 US 2005/0129037A1中描述了一种类似的系统。US 2003/0005368A1中描述 了一种具有双环结构的环形通信系统，其节点具有切换功能以于中断时维持 环形网络中的通信。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包括主从结构的通信系统、以及用于这种通 信系统的主机单元，其具有最小化的硬件以及当传输路径中断(且特别是当 主机失效时)可实时重组主从结构的切换力。

根据本发明，一第一与一第二主机单元以及至少一从属单元是通过一双 重传导结构而彼此连接于通信系统中。所述第一与第二主机单元各包括通过 第一终端连接至所述双重传导结构以传送数据信号的一发射机单元、通过第 二终端连接至所述双重传导结构以接收数据信号的一接收单元、以及一控制 单元，其连接至所述发射机单元与所述接收单元以传送数据信号。所述第二 主机单元还包括一主机耦合单元，其连接于所述控制单元、所述接收单元与 所述发射机单元之间，以使所述控制单元于一第一操作模式中在接收到来自 所述双重传导结构上的所述第一主机单元的数据信号时与所述接收单元及所 述发射机单元分离，并使所述控制单元于一第二操作模式中在接收来自所述 双重传导结构上的所述第一主机单元的数据信号中断时与所述接收单元及所 述发射机单元连接，以进行所述双重传导结构的数据传输。