AT500044B1 - Bussystem und verfahren zur automatischen adressvergabe - Google Patents

Description

2 AT 500 044 B1

Die Erfindung betrifft ein Bussystem für eine Mehrzahl von Teilnehmern, sowie ein Verfahren zur automatischen Adreßvergabe an eine Mehrzahl von Teilnehmern in einem Bussystem, wie dies in den Ansprüchen 1 und 13 beschrieben ist.

In der WO 95/01026 A1 ist ein Bussystem zur kommunikativen Verbindung mehrerer Busteilnehmer mit der Möglichkeit der automatischen Adreßzuordnung geoffenbart. Dabei ist jeder Busteilnehmer jeweils über eigene Knotenpunkte mit den beiden Busleitungen des Bussystems verbunden. Veränderungen der Signalzustände auf den Busleitungen sind demnach von jedem einzelnen Busteilnehmer simultan erfassbar bzw. hervorrufbar. Zur Findung einer eindeutigen Adresse für einen beispielsweise neu an die Busleitungen geschaltenen Busteilnehmers sendet dieser Busteilnehmer eine erste Adresse aus, welche von sämtlichen weiteren Busteilnehmern im Bussystem empfangen wird. Stimmt diese ausgesendete Adresse mit einer bereits vergebenen Adresse überein, so sendet der jeweilige Teilnehmer mit dieser Adresse ein Bestätigungssignal aus, welches von dem eine unverkennbare Adresse suchenden Teilnehmer empfangen und als Kennzeichen für eine bereits vergebene Adresse gewertet wird. Daraufhin wird vom aktiv suchenden Teilnehmer eine andere Adresse ausgesandt und das Auftreten eines Rückantwortsignals von einem anderen Busteilnehmer überwacht. Bleibt ein derartiges Rückantwortsignal aus, so nimmt der aktiv suchende Teilnehmer die zuletzt ausgesandte Adresse als seine eigene Adresse an und hinterlegt diese in einem nichtflüchtigen Adreßspeicher. Wird nachfolgend erneut eine Suchroutine gestartet, so beginnen die jeweiligen Teilnehmer mit der Aussendung der zuletzt gültigen Adresse gemäß dem Adreßspeicher. Nachteilig ist dabei, daß von einem adressuchenden Teilnehmer auf ein Rückantwortsignal bzw. Bestätigungssignal von den restlichen Teilnehmern im Bussystem gewartet werden muß und dadurch diese Adreßsuche vergleichsweise langsam und störanfällig ist, nachdem bei zu spätem Reagieren eines Busteilnehmers mit der bereits vergebenen Adresse oder bei einer Störung bzw. Veränderung eines ausgesandten Bestätigungssignals eine mehrmalige Vergabe einer Adresse nicht ausgeschlossen werden kann.

In der EP 887 980 A2 ist ein System zur automatischen Adressvergabe an über jeweils eine Kommunikationsschnittstelle an ein gemeinsames Bussystem angeschlossene Teilnehmer beschrieben. Dabei gibt ein zentraler Master mittels einem Datenpaket an alle Slave-Knoten -und somit an alle Busteilnehmer - ein Konfigurationskommando aus. Ein Abschnitt dieses Datenpakets dient zur Aufnahme einer variablen Adresse und wird vom Master mit einer Startadresse vorbelegt. Der erste unkonfigurierte Slave übernimmt das Datenpaket von der Kommunikationsschnittstelle, extrahiert die variable Adresse aus dem entsprechenden Datenbereich, übernimmt sie als eigene Knotenadresse und legt sie in einem lokalen Datenspeicher ab. Die erhaltene Adresse wird daraufhin durch eine vorgegebene Adressberechnung verändert und über die Kommunikationsschnittstelle wieder auf das Bussystem ausgegeben. Durch das beschriebene Adressvergabeverfahren ist der zentrale Steuerrechner in der Lage, nach Beendigung der Adressvergabe die Anzahl der angeschlossenen Slave-Knoten zu ermitteln.

Die DE 197 56 564 A1 beschreibt ein Verfahren zur automatischen Konfiguration von mehreren identischen, an einen gemeinsamen Master angeschlossenen Slave-Knoten. Der Datenaustausch findet dabei über eine gemeinsame Kommunikationsstrecke - einen Bus - und zusätzlich über eine nicht-gemeinsame Kommunikationsstrecke, die ais „daisy-cnain“-Verbindung ausgeführt ist, statt. Die automatische Konfiguration bzw. die automatische Adressvergabe wird vom Master aus gesteuert. Dieser beginnt im Uhr- bzw. Gegenuhrzeigersinn und schickt an den ersten Slave eine Konfigurationsanweisung. Sobald der Master vom angesprochenen Slave eine positive Rückmeldung erhält, schickt dieser an den nächsten Slave eine Konfigurationsanweisung. Kommt es zu keinen Fehlern während der Konfiguration, wird dieser Vorgang solange wiederholt, bis die im Master hinterlegte Knotenanzahl erreicht ist und allen Knoten vom Master eine eindeutige Adresse zugewiesen wurde. Ändert sich die Knotenanzahl im System, ist die Master-Zustandsmaschine zu aktualisieren, um die Anzahl der Knoten auf den aktuellen Stand zu bringen. Slave-Knoten können z.B. durch einen Stromausfall ihre Knotenadresse verlieren. Dies beeinträchtigt die Funktion des Gesamtsystems nicht gravierend, da das beschriebene 3 AT 500 044 B1

Konfigurationsverfahren einen Hilfsbetrieb unterstützt, bei dem sämtliche Slave-Knoten, die zuvor konfiguriert worden sind, weiterhin betrieben werden können, Der Master versucht in diesem Betriebszustand in periodischen Abständen, das Netzwerk wieder in den Normalzustand zu bringen. In diesem Dokument wird auf ein Parallelverfahren verwiesen, bei dem nur ein Kommunikationsweg verwendet wird. Die Trennung der beiden Datenströme wird durch ein sogenanntes Frequenzmultiplexverfahren erreicht. Da auch in diesem Parallelverfahren die Technik der Knoten, sowie die Art und der Ablauf der Adressierung beibehalten wurde, sind zusätzliche schaltungstechnische Maßnahmen zu treffen, um die beiden Datenströme zu trennen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bussystem bzw. ein Verfahren zu schaffen, mit welchen eine automatische Adreßvergabe möglichst einfach und fehlersicher ausführbar ist.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die sich durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruches 1 ergebenden Vorteile liegen darin, daß durch den Einsatz eines unmißverständlichen Kommandos für eine auszuführende Adreßzuweisung eindeutig definiert ist, welche Arbeitsschritte vom Kommandoempfänger vorzunehmen sind. Das jeweilige Kommando zur Adressierung liegt dabei zu einem bestimmten Zeitpunkt immer nur einem einzigen Busteilnehmer, insbesondere Slave-Teilnehmer vor und wird dieses Kommando nachfolgend an einen weiteren Busteilnehmer übergeben. Durch den zeitlich versetzten Empfang des jeweiligen Kommandos von den einzelnen Busteilnehmern wird ein geordneter und somit störsicherer Adressierungsablauf erreicht und zwar auch dann, wenn eine Vielzahl von Busteilnehmern die selbe Default- bzw. Voreinstellungsadresse aufweisen. Sollte dabei einer der Slave-Teilnehmer momentan nicht in der Lage sein, einen geforderten Adressiervorgang auszuführen, so kann der nachgeordnete Slave-Teilnehmer erst nach gesicherter Adreßzuteilung des vorgeordneten Slave-Teilnehmers mit dem Kommando für die Adreßzuweisung beaufschlagt werden.

Auch deshalb ist durch das erfindungsgemäße Bussystem eine überaus fehlersichere, störungsfreie Automatisierung der Adreßvergabe ermöglicht. Für den Fall, daß einer der Slave-Teilnehmer nicht in der Lage ist, die geforderte Adressannahme auszuführen, so kann der laufende Vorgang auch unterbrochen werden. Ein momentan nicht erfolgreicher Adressiervorgang wird dabei vom Host-Rechner durch Auftreten eines Zeitüberlaufes erkannt, nachdem über den Signalrückführungspfad keine bzw. eine entsprechend negative Statusmeldung erfolgt. Daraufhin kann vom Host-Rechner ein neuerlicher Adreßvergabevorgang eingeleitet werden. Das erfindungsgemäße Bussystem eignet sich also in überraschender Weise besonders für eine zuverlässige, automatische Adreßzuteilung an Busteilnehmer, nachdem der Vorgang vom Host-Rechner überwachbar ist.

Vorteilhaft ist dabei eine Ausgestaltung nach Anspruch 2, da dadurch auch bei einer Trennung eines Busteilnehmers von der elektrischen Energieversorgungsquelle die bei der Initialisierung angenommene Adresse erhalten bleibt und für eine erneute Inbetriebnahme kein neuerlicher Adreßvergabevorgang ausgelöst werden muß.

Von besonderem Vorteil ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 3, da dadurch das Masterinterface bzw. der Host-Rechner jeden der an die Busleitungen geschalteten Slave-Teilnehmer gezielt beeinflussen bzw. dessen Arbeitsabläufe an sich veränderte Bedingungen jederzeit anpassen kann.

Die Herstellung eines definierten Ausgangszustandes, z.B. vor einer Neuadressierung der Busteilnehmer, ist durch die Ausführung nach Anspruch 4 ermöglicht.

Die vorteilhafte Ausführung nach Anspruch 5 ermöglicht die Erhebung der jeweiligen Bauart 4 AT 500 044 B1 bzw. Type der Busteilnehmer, wodurch vom Host-Rechner automatisch eine Programmierung der einzelnen Busteilnehmer entsprechend den Kenndaten und Erfordernissen vorgenommen werden kann.

Dabei erweist sich eine Weiterbildung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8 als vorteilhaft, da dadurch in einfacher Art und Weise programmier- bzw. veränderbare Schnittstellen zu Komponenten an einer zu steuernden Maschine bzw. an einem Roboter gebildet werden, welche einen systematischen Autbau eines Automatisierungssystems ermöglichen.

Die Einnahme eines definierten Ruhezustandes, wie dies z.B. in Notsituationen erforderlich ist, ist durch die Vorkehrungen nach Anspruch 9 ermöglicht.

Eine nahezu vollautomatische Konfiguration der einzelnen Slave-Teilnehmer ausgehend von einer zentralen Stelle, nämlich dem Host-Rechner, ist durch die Ausführung nach Anspruch 10 in vorteilhafter Art und Weise ermöglicht.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 11 wird erreicht, daß der Datenstrom im Bussystem nicht unterbrochen wird.

Zudem ist eine Ausgestaltung nach Anspruch 12 vorteilhaft, da dadurch ein klar strukturiertes Automatisierungssytem mit intelligenten Schnittstellen zu Sensoren und/oder Aktoren bzw. Initiatoren für eine zu steuernde Maschine bzw. für einen zu steuernden Roboter geschaffen wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird unabhängig davon auch durch ein Verfahren gemäß den im Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die sich aus der Merkmalskombination des Kennzeichenteils dieses Anspruches ergebenden Vorteile liegen darin, daß der gekennzeichnete Verfahrensablauf bei dem angegebenen Bussystem eine geordnete und zuverlässige Adreßvergabe bewirkt. Dies nicht zuletzt deshalb, da die Slave-Teilnehmer nicht nach dem Versuchsprinzip aus einer Vielzahl von möglichen Adreß-werten eine ordnungsgemäße Adresse wählen bzw. bestimmen müssen. Die Adreßvergabe bzw. die Adreßzuweisung ist auch deshalb besonders funktionssicher, da bei einem Abbruch oder einer unzulässig hohen Verzögerungszeit während dem Adreßzuweisungsvorgang bezugnehmend auf die rückgemeldete Anzahl an Slave-Teilnehmern im Bussystem vom Host-Rechner auf einen ungültigen Vorgang geschlossen werden kann und die Adreßzuteilung durch den Host-Rechner erneut eingeleitet werden kann. Insbesondere ist ein Rückantwortsignal mit positiver oder negativer Statusmeldung, welches auf dem Übertragungsweg gestört oder verfälscht worden sein kann erübrigt und kann alleinig aufgrund der benötigen Zeitdauer für den Adreßzuteilungsvorgang in Gegenüberstellung mit der rüpkgemeldeten Anzahl an Slave-Teilnehmern auf einen ordnungsgemäßen bzw. fehlerhaften Ablauf geschlossen werden.

Vorteilhaft ist auch ein Vorgehen nach Anspruch 14, da dadurch die aktuelle Anzahl der im Bussystem aktiven Slave-Teilnehmer jederzeit ermittelt werden kann.

Definierte Ausgangszustände vor der Ausführung des Adreßzuteilungsverfahrens sind durch ein Vorgehen nach Anspruch 15 generierbar.

Eine automatische Konfiguration der an den Bus geschalteten Slave-Teilnehmer durch den Host-Rechner ist durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 16 und 17 möglich.

Kurze Verarbeitungszeitdauem der Datenpakete dank einfacher Bearbeitungsvorgänge der Datenpakete sind durch Anspruch 18 erzielbar. Rückmeldungen von den Slave-Teilnehmern an den Host-Rechner über korrekt oder gegebe- 5 AT 500 044 B1 nenfalls nicht ausgeführte Kommandos sind durch die in Anspruch 19 angegebenen Maßnahmen ermöglicht.

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Systemüberblick einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bussystems mit automatischer Adreßzuteilung in stark vereinfachter, schematischer Darstellung;

Fig. 2 einen Auszug aus einem möglichen Datenstrom zwischen den einzelnen Busteilnehmern in schematischer, schaubildlicher Darstellung.

Einführend sei festgehalten, daß in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer möglichen Aufbaukonfiguration eines Bussystems 1 mit mehreren miteinander vernetzten elektronischen bzw. elektrischen Baugruppen, wie diese in der Automatisierungstechnik Verwendung finden, gezeigt.

Das Bussystem 1 umfaßt also mehrere Busteilnehmer, nämlich wenigstens einen auch als Master-Interface zu bezeichnenden Host-Rechner 2 und mehrere Slave-Teilnehmer 3 bis 6.

Das Bussystem 1 mit den einzelnen Busteilnehmern ist dabei ringförmig aufgebaut, wobei der Host-Rechner 2 und die einzelnen Slave-Teilnehmer 3 bis 6 aufeinanderfolgend angeordnet bzw. seriell miteinander gekoppelt sind und über eine erste Schnittstelle 7 und eine zweite Schnittstelle 8 zum Datenaustausch bzw. zur Kommunikation über das Bussystem 1 verfügen. Eine der beiden Schnittstellen 7, 8, insbesondere die erste Schnittstelle 7, ist dabei als Kommunikationsschnittelle zum Empfangen von Datenpaketen eines vorgeschalteten Busteilnehmers ausgebildet. Die zweite Schnittstelle 8 eines jeden Busteilnehmers ist als Kommunikationsschnittstelle zur Verbindung mit einem nachgeordneten Busteilnehmer im Bussystem 1 vorgesehen.

Die serielle Verbindung eines einzelnen Busteilnehmers erfolgt dabei über eine Busleitung 9 zu einem vorgeordneten Busteilnehmer und eine Busleitung 10 zu einem nachgeschalteten Busteilnehmer, bezugnehmend beispielsweise auf den Slave-Teilnehmer 3 in Fig. 1.

Die Schnittstellen 7, 8 eines jeden Busteilnehmers sind dabei galvanisch voneinander getrennt, :n iyai lyoooi u iiuaicnc sodaß sich eine Veränderung der Signalzuständi

eil I UtM ersten Schnittstelle 7 nicht direkt auf die Ausgangsschnittstelle bzw. auf die zweite Schnittstelle 8 und umgekehrt auswirken kann.

Einzelne Datenpakete 11, 12 - wie diese insbesondere in Fig. 2 veranschaulicht sind - werden daher von einem Teilnehmer zum nächsten bzw. benachbarten Teilnehmer übergeben bzw. weitergeleitet. Es entsteht dadurch pro Busteilnehmer eine Verzögerung von mindestens einer Bitzeit. Bei einer mit diesem Bussystem 1 erzielbaren, mittleren Datenübertragungsrate von z.B. 25 Mbit/s entspricht dies einer Verzögerungszeit 13 von lediglich 40 ns pro Busteilnehmer bzw. Baugruppe im Bussystem 1. 6 AT 500 044 B1

Bevorzugt erfolgt die Datenübertragung bzw. Datenweiterleitung zwischen den einzelnen Busteilnehmern anhand optischer Signale und unidirektional, d.h. nur in eine bestimmte Leitungsrichtung. Die Busleitungen 9, 10 sind bevorzugt durch Lichtleitelemente 14, 15 in Form von Lichtleiterkabeln zur verlustarmen Übertragung von optischen Signalen gebildet. Vorteilhaft ist dabei, daß hohe Datenübertragungsraten von etwa 25 Mbit/s erzielbar sind, ohne daß dabei Schwierigkeiten hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit des Bussystems 1 bestehen.

Um eine optische Datenübertragung zwischen den einzelnen Busteilnehmern zu ermöglichen, umfaßt die erste Schnittstelle 7, insbesondere die Empfangsschnittstelle einen op-tisch/elektrischen Signalwandler und die zweite Schnittstelle 8, insbesondere die Sendeschnittstelle einen elektrisch/optischen Signalwandler. Im elektrischen Zwischenkreis zwischen der ersten optischen Schnittstelle 7 und der zweiten optischen Schnittstelle 8 ist demnach ein sogenannter elektrischer Zwischenkreis gebildet, in welchem die Daten von den einzelnen Busteilnehmern verarbeitet bzw. verändert werden können. Die Zentraleinheit eines jeden Busteilnehmers verarbeitet die elektrischen Signale und kann beispielsweise einen Mikroprozessor, einen hochintegrierten, programmierbaren Chip, einen ASIC oder dgl. umfassen.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Datenübertragung bzw. Kommunikation zwischen den einzelnen Busteilnehmern mittels elektrischer Signale vorzunehmen und hierfür die Busleitungen 9, 10 durch entsprechende Kabel zu bilden.

Das Bussystem 1 weist eine sogenannte "Daisy-Chain"-Busstruktur auf, bei welcher die Datenpakete 11, 12, umfassend zumindest ein Adreßfeld 16 und wenigstens ein Datenfeld 17, von einem Busteilnehmer zum nächsten bzw. benachbarten Busteilnehmer weitergegeben werden. In einem Datenpaket 11, 12 muß dabei kein fix vordefiniertes Adreßfeld 16 vorhanden sein, sondern kann ebenso ein sich ändernder Teilbereich des Datenpaketes 11,12 von einem Empfänger des Datenpaketes als Adresse zu interpretieren sein. Bevorzugt verweisen entsprechende Einträge in einem Indexfeld des Datenpaketes 11, 12 auf die gültige Adresse im Datenpaket 11,12.

Der Host-Rechner 2, welcher auch als Bedienfeldrechner bezeichnet werden kann, ist üblicherweise durch einen Personal-Computer 18 für Industrieanwendungen gebildet. Gegebenenfalls ist der Host-Rechner 2 über eine Busverbindung 19, wie z.B. Ethernet oder Firewire, mit einer weiteren Master-Baugruppe 20, bevorzugt ebenfalls in Form eines Personal-Computers 21 oder in Art einer sonstigen Recheneinheit, gekoppelt, wie dies mit strichlierten Linien angedeutet ist. Die gegebenenfalls aufgebaute, standardmäßig verfügbare Busverbindung 19 zum Host-Rechner 2 stellt also eine Multi-Master-Verbindung dar.

Wie zuvor bereits erläutert, bilden die durch die Busleitungen 9, 10 kettenartig miteinander gekoppelten Slave-Teilnehmer 3 bis 6 und der Host-Rechner 2 eine ringartig geschlossene Busarchitektur aus. Demnach ist vom letzten Slave-Teilnehmer 6 in der Slave-Kette ein Signalrückführungspfad 22 zum Host-Rechner 2 ausgebildet. Der Signalrückführungspfad 22 bildet also einen sogenannten Ringschluß 23 im Bussystem 1. Für den Fall einer optischen Signalisierung im Bussystem 1 ist der Ringschluß 23 durch ein optisches Lichtleitelement gebildet. Für den Fall einer elektrischen Signalisierung bzw. Datenübertragung ist der Signalrückführungspfad 22 über ein elektrisches Kabel aufgebaut.

Um eine eindeutige Identifizierbarkeit eines jeden Busteilnehmers, d.h. eines jeden Slave-Teilnehmers 3 bis 6 bzw. Host-Rechners 2, zu erreichen ist - wie an sich bekannt - jedem Busteilnehmer bzw. jedem Slave-Teilnehmer 3 bis 6 eine eindeutige Adresse 24 bis 27 zuzuordnen. Anhand dieser Adresse 24 bis 27 kann jeder Slave-Teilnehmer 3 bis 6 im Bussystem 1 gezielt angesprochen werden bzw. kann jeder Slave-Teilnehmer 3 bis 6 die Zielzugehörigkeit von Daten bzw. Kommandos ermitteln. 7 AT 500 044 B1

Ebenso kann die Adresse 24 bis 27 eines jeden Slave-Teilnehmers 3 bis 6 dazu dienen, den Ursprung eines Datenpaketes 11, 12 zu kennzeichnen. Die Adresse 24 bis 27 kann daher auch die Funktion einer unverwechselbaren, eindeutigen Quelladresse erfüllen. Die Adresse 24 bis 27 kann also neben der Funktion als Zieladresse auch als Quelladresse bzw. als Absen-deadresse eingesetzt werden.

Die Adressen 24 bis 27 sind bevorzugt lokal bei den jeweiligen Slave-Teilnehmern 3 bis 6 in einem Adreßspeicher 28 bis 31 hinterlegt und ist dadurch jeder Slave-Teilnehmer 3 bis 6 im Bussystem 1 eindeutig identifizierbar.

Erfindungsgemäß erfolgt die Adreßvergabe bzw. die Adreßzuordnung bei der Erstinbetriebnahme oder nach einer Umkonfiguration des Bussystems 1 sowie nach einem Austausch von einzelnen Busteilnehmern automatisch.

Dazu sendet der Host-Rechner 2 über die Busleitung 9 ein Datenpaket 11 mit einem unverkennbaren, eindeutigen Kommando 32 für eine geforderte Adreßvergabe bzw. Adreßzuteilung und einem Adreßfeld 16 mit dem Inhalt "0" aus. Vom letzten Slave-Teilnehmer 6 in der Slave-Kette wird das jeweilige Datenpaket mit dem entsprechenden Wert im Adreßfeld 16 über den Signalrückführungspfad 22 an den Host-Rechner 2 übergeben. Dadurch wird dem Host-Rechner 2 am Anfang der Teilnehmerkette die Anzahl der Baugruppen bzw. die Anzahl der Slave-Teilnehmer 3 bis 6 im Bussystem 1 mitgeteilt. Das Kommando 32 für die Adreßzuteilung bzw. Adreßvergabe kann vom Host-Rechner 2 also auch dazu verwendet werden, um die aktuelle Anzahl der Teilnehmer im Bussystem 1 zu ermitteln.

Die Adressen 24 bis 27 sind bevorzugt durch numerische Werte gebildet. Gegebenenfalls ist es auch möglich, die Adressen 24 bis 27 durch Zeichen bzw. Zeichenfolgen zu bilden.

Der vom Host-Rechner 2 ausgegebene Startwert im Adreßfeld 16 für die vordefinierte bzw. für alle Slave-Teilnehmer 3 bis 6 einheitliche Adreßfolge beträgt bevorzugt "0". Die Veränderung des Adreßfeldes 16 durch die einzelnen Slave-Teilnehmern 3 bis 6 erfolgt bevorzugt durch inkrementieren oder gegebenenfalls dekrementieren des Adreßfeldes 16 um den Dezimalwert "1". Bei einer Dekrementierung der Adreßwerte im Datenpaket 11; 12 gibt der Host-Rechner 2 bevorzugt den höchstmöglichen Wert als Startadresse aus.

Selbstverständlich ist es möglich, beliebige andere Adreßfolgen zu definieren bzw. sonstige, für jeden Slave-Teilnehmer 3 bis 6 einheitliche Adreßfolgen bzw. Inkrementierungsschritte festzulegen.

Auf die beschriebene Art und Weise wird jedem Busteilnehmer bzw. jedem Slave-Teilnehmer 3 bis 6 automatisch eine eindeutige Adresse 24 bis 27 zugeordnet und im jeweiligen Adreßspeicher 28 bis 31 des jeweiligen Slave-Teilnehmer 3 bis 6 dauerhaft gespeichert. Eine manuelle Adressierung mittels DIP-Schaltern oder ähnlichem kann dadurch erübrigt werden und ist eine Umkonfigurierung bzw. erneute Adressierung der Busteilnehmer in einfacher Art und Weise ohne besondere Vorkehrungen alleinig durch Einleitung einer Adressier- bzw. Konfigurationsroutine am Host-Rechner 2 durchführbar.

Im Rahmen der Erfindung ist das Adreßfeld 16 bzw. dessen Inhalt bereits unmittelbar nach dem Empfang an der ersten Schnittstelle 7 zu verändern und der jeweilige Wert erst nachfolgend im jeweiligen Adreßspeicher 28 bis 31 abzulegen. Das dem Wert bzw. der Adresse 24 bis 27 im jeweiligen Adreßspeicher 28 bis 31 angepaßte Adreßfeld 16 wird dann als Datenpaket 12 an den jeweiligen nachgeschalteten Slave-Teilnehmer 3 bis 6 übergeben, welcher den empfangenen Wert im Adreßfeld 16 entsprechend der vorgegebenen Adreßfolge verändert und in seinen Adreßspeicher 28, 29, 30 oder 31 übernimmt.

Die Veränderung des Adreßfeldes 16 hat also vor der Abspeicherung des entsprechenden 8 AT 500 044 B1

Adreßwertes im jeweiligen Adreßspeicher 28 bis 31 zu erfolgen.

Bevorzugt sind die Adreßspeicher 28 bis 31 der Slave-Teilnehmer 3 bis 6 durch nicht flüchtige bzw. ohne permanenter Zuführung von elektrischer Energie dauerhaft speichernde, sowie 5 wiederbeschreibare Speicherelemente in Art von Schreib- und Lesespeicher 33 gebildet. Insbesondere sind die Adreßspeicher 28 bis 31 durch EEPROM- bzw. NVRAM-Speicherzellen gebildet.

Der zuvor beschriebene Adressiervorgang bezieht sich bevorzugt auf die sogenannte Steck-io platzadressierung der Busteilnehmer. Neben dieser Zuweisung einer eindeutigen Steckplatzadresse zur Unterscheidung einer Mehrzahl von möglichen Steckplätzen für die Slave-Teilnehmer weisen die Slave-Teilnehmer auch eine Baugruppenadresse auf, welche bevorzugt hardwaremäßig durch Adreßschalter einzustellen ist. 15 Zur Definition verschiedener Arbeitsabläufe der Busteilnehmer ist in Programm- und/oder Datenspeichervorrichtungen 34 bis 37 eines jeden Slave-Teilnehmers 3 bis 6 ein entsprechendes Ablaufprogramm bzw. entsprechende Software hinterlegbar. Auf diese Programm- und/oder Datenspeichervorrichtungen 34 bis 37 eines jeden Slave-Teilnehmers 3 bis 6 ist von zentralen Datenverarbeitungsvorrichtungen 38 bis 41 eines jeden Slave-Teilnehmer 3 bis 6 zugreifbar. 20 Die Datenverbeitungsvorrichtungen 38 bis 41 der Slave-Teilnehmer 3 bis 6 können dabei durch Mikroprozessoren oder programmierbare Logikbausteine bzw. ASIC gebildet sein. Auch der Host-Rechner 2 hat zumindest indirekt über die einzelnen Datenverarbeitungsvorrichtungen 38 bis 41 der einzelnen Slave-Teilnehmer 3 bis 6 Zugriff auf die einzelnen Programm- und/oder Datenspeichervorrichtungen 34 bis 37. 25

Je nach Erfordernis können in einem Datenpaket 11,12 anstelle oder zusätzlich zum Kommando 32 zur Adreßvergabe bzw. Adreßzuteilung unterschiedliche Kommandos enthalten sein. So ist z.B. vom Host-Rechner 2 ein Reset-Kommando in einem Datenpaket 11, 12 absendbar, welches alle Busteilnehmer in den Ausgangszustand versetzt. Daraufhin ist keiner der Slave-30 Teilnehmer 3 bis 6 adressiert, d.h. daß keiner der Slave-Teilnehmer 3 bis 6 eine definitive Adresse 24 bis 27 aufweist. Weiters sind Kommandos zur Synchronisierung der einzelnen Busteilnehmer, zur Dateneinlesung, zur Datenausgabe und dgl. in einem Datenpaket 11, 12 aussend-und empfangbar. 35 Nachdem alle Busteilnehmer im System eine Adresse 24 bis 27 erhalten haben, werden die jeweiligen Teilnehmertypen, d.h. die Bauarten der einzelnen Slave-Teilnehmer 3 bis 6 ermittelt. Auf ein entsprechendes Kommando des Host-Rechners 2 zur Bekanntgabe der jeweiligen Teilnehmertype antworten die einzelnen Slave-Teilnehmer 3 bis 6 zumindest mit dem Baugruppentyp und einer Revisions- und Seriennummer. 40

Nach erfolgter Adressierung bzw. Adreßzuteilung und Ermittlung der jeweiligen Baugruppentypen der einzelnen Slave-Teilnehmer 3 bis 6 werden die Slave-Teilnehmer 3 bis 6 entsprechend ihrer Funktion vom Host-Rechner 2 softwaremäßig konfiguriert, indem den einzelnen Slave-Teilnehmern 3 bis 6 die entsprechenden Datenstrukturen, welche im Host-Rechner 2 hinterlegt 45 sind, übergeben werden.

Wie schematisch veranschaulicht, sind die einzelnen Busteilnehmer, insbesondere die Slave-Teilnehmer 3 bis 6, durch Ein- und/oder Ausgabebaugruppen 42 zur Ein- und/oder Ausgabe analoger oder digitaler Signale bzw. Daten gebildet. 50

Bevorzugt ist jedoch jeder Slave-Teilnehmer 3 bis 6 entweder als Eingabebaugruppe 43 oder als Ausgabebaugruppe 44 ausgebildet. Bevorzugt ist dabei eine Eingabebaugruppe 43 bzw. eine Ausgabebaugruppe 44 entweder für eine digitale oder für eine analoge Signalverarbeitung ausgebildet. Es sind daher digitale oder analoge Eingabebaugruppen 43 und digitale oder 55 analoge Ausgabebaugruppen 44 in das Bussystem 1 aufnehmbar. 9 AT 500 044 B1

Eine digitale bzw. analoge Eingabebaugruppe 43 umfaßt wenigstens eine Eingangsschnittstelle 45 zur Einbindung von Sensoren 46, wie z.B. Temperatur-, Druck- oder Drehzahlfühler und dgl., in das Bussystem 1.

Ebenso weist eine digitale bzw. analoge Ausgabebaugruppe 44 wenigstens eine Ausgangsschnittstelle 47 zur bedarfsweisen Anbindung von Aktoren 48, wie z.B. von Motorstellgliedern, Ventilen, Heizelementen und dgl., auf.

Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, Ein- und Ausgangsbaugruppen analoger und digitaler Bauart in einer Einheit zu kombinieren und als kombinierte Baugruppe an das Bussystem 1 zu schalten.

Die Slave-Teilnehmer 3 bis 6 stellen also grundsätzlich intelligente Ein- bzw. Ausgangsschnittstellen 45, 47 zu peripheren Komponenten für ein Steuerungssystem dar. Sofern dieses Steuerungssystem bzw. sofern das Bussystem 1 zur Automatisierung von technischen Prozessen bzw. Abläufen verwendet wird, stellen die Sensoren 46 und die Aktoren 48 die passiven bzw. aktiven Komponenten an einer zu steuernden Maschine dar.

Die Slave-Teilnehmer 3 bis 6 sind also in erster Linie Ein- und/oder Ausgabebaugruppen 42 mit Ein- bzw. Ausgangsschnittstellen 45, 47 zur Verbindung mit Sensoren 46 und/oder Aktoren 48 in einem elektronischen Automatisierungsverbund.

Jeder Slave-Teilnehmer 3 bis 6 verfügt, wie in strichlierten Linien angedeutet, über einen Sende- und Empfangspuffer 49 zur Zwischenspeicherung von einzelnen Feldern aus einem Datenpaket 11,12 bzw. zur Zwischenspeicherung eines gesamten Datenpaketes 11, 12 um nicht den Datenstrom im Bussystem 1 für eine unbestimmte Zeit unterbrechen zu müssen bzw. um parallel zu einer laufenden Buskommunikation eine Verarbeitung der Daten im jeweiligen Slave-Teilnehmer 3 bis 6 zu ermöglichen.

Alle Baugruppen bzw. Slave-Teilnehmer 3 bis 6 besitzen bevorzugt ein sogenanntes "Power up reset". Nach der Anschaltung von Slave-Teilnehmern 3 bis 6 an den Bus senden diese keine Synchronisierungszeichen. Erst sobald das Masterinterface bzw. der Host-Rechner 2 initialisiert ist sendet dieser Synchronisierungszeichen und alle Baugruppen synchronisieren auf, woraufhin mit der Ermittlung der Systemkonfiguration begonnen werden kann.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, daß zum besseren Verständnis des Bussystems 1 bzw. dessen Komponenten dieses bzw. deren Bestandteile unmaßstäblich und stark symbolisiert dargestellt wurden.

Bezugszeichenaufstellung 1 Bussystem 41 Datenverarbeitungsvorrichtung 2 Host-Rechner 42 Ein- und/oder Ausgabebaugruppe 3 Slave-Teilnehmer 43 Eingabebaugruppe 4 Siave-T eünehmer A A nn Ausgabebaugruppe 5 Slave-Teilnehmer 45 Eingangsschnittstelle 6 Slave-Teilnehmer 46 Sensor 7 Schnittstelle 47 Ausgangsschnittstelle 8 Schnittstelle 48 Aktor 9 Busleitung 49 Sende- und Empfangspuffer 10 Busleitung 11 Datenpaket 12 Datenpaket

Claims (19)

10 AT 500 044 B1 Verzögerungszeit Lichtleitelement Lichtleitelement 13 Verzögerungszeit 14 Lichtleitelement 15 Lichtleitelement 5 16 Adreßfeld 17 Datenfeld 18 Personal-Computer 19 Busverbindung 20 Master-Baugruppe 10 21 Personal-Computer 22 Signalrückführungspfad 23 Ringschluß 24 Adresse 15 25 Adresse 26 Adresse 27 Adresse 28 Adreßspeicher 20 29 Adreßspeicher 30 Adreßspeicher 31 Adreßspeicher 32 Kommando 25 33 Schreib- und Lesespeicher 34 Programm- und/oder Datenspeichervorrichtung 35 Programm- und/oder Datenspeicher-Vorrichtung 36 Programm- und/oder Datenspeichervorrichtung 30 37 Programm- und/oder Datenspeichervorrichtung 38 Datenverarbeitungsvorrichtung 39 Datenverarbeitungsvorrichtung 40 Datenverarbeitungsvorrichtung 35 Patentansprüche: 1. Bussystem (1) für eine Mehrzahl von Teilnehmern, umfassend wenigstens einen Host-Rechner (2) und mehrere Slave-Teilnehmer (3 bis 6), welche aufeinanderfolgend bzw. se-40 riell über eine erste Schnittstelle (7) und eine zweite Schnittstelle (8) an Busleitungen (9, 10) des ringförmig aufgebauten Bussystems (1) schaltbar sind und dabei eine sogenannte "daisy chain"-Busstruktur bilden, bei welcher Datenpakete (11, 12), umfassend zumindest ein Datenfeld (17) und einen als Adresse interpretierbaren Teil von einem Teilnehmer zum nächsten bzw. benachbarten Teilnehmer weitergegeben werden und über einen durch we-45 nigstens eine Busieitung (9, 10) gebildeten Signalrückführungspfad (22) vom letzten der kettenartig miteinander verbundenen Slave-Teilnehmer (6) zum Host-Rechner (2) ein Ringschluß (23) im Bussystem (1) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilnehmer beim Empfang eines Datenpaketes (11, 12) mit dem jeweiligen Kommando (32) zur Adreßvergabe bzw. Adreßzuteilung vorerst den als Adresse (24; 25; 26; 27) zu interpretie-50 renden Teil im Datenpaket (11; 12) verändert und den veränderten Adreßwert in einem zu geordneten Adreßspeicher (28; 29; 30; 31) hinterlegt und das empfangene Datenpaket (11; 12) mit dem ursprünglichen Kommando (32) und mit dem der Adresse (24) im zugeordneten Adreßspeicher (28; 29; 30; 31) angepaßten Adreßwert über die zweite Schnittstelle (8) an einen benachbarten Teilnehmer übergibt. 55 1 1 AT 500 044 B1

2. Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adreßspeicher (28; 29; 30; 31) durch einen nicht flüchtigen, veränderbaren Speicher in Form eines Schreib- und Lesespeicher (33), insbesondere durch einen EEPROM-Speicher gebildet ist.

3. Bussystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ablaufprogramm bzw. entsprechende Software zur Definition verschiedener Arbeitsabläufe vom Host-Rechner (2) in Programm- und/oder Datenspeichervorrichtungen (34; 35; 36; 37) eines jeden Slave-Teilnehmers (3 bis 6) hinterlegbar ist.

4. Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reset-Kommando in einem Datenpaket (11; 12) alle Teilnehmer in den Ausgangszustand versetzt, in welchem kein Teilnehmer adressiert ist.

5. Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilnehmer auf ein Kommando zur Bekanntgabe der jeweiligen Teilnehmertype mit einem Datenpaket (11; 12) umfassend Baugruppentyp, Revisions- und Seriennummer antwortet.

6. Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmer, insbesondere die Slave-Teilnehmer (3 bis 6) durch Ein- und/oder Ausgabebaugruppen (42) analogen oder digitalen Typs gebildet sind.

7. Bussystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine digitale und/oder analoge Eingabebaugruppe (43) wenigstens eine Eingangsschnittstelle (45) zur Einbindung von Sensoren (46), wie z.B. Temperatur-, Druck- und/oder Drehzahlfühlern, aufweist.

8. Bussystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine digitale und/oder analoge Ausgabebaugruppe (44) wenigstens eine Ausgangsschnittstelle (47) zur Anbindung von Aktoren (48), wie z.B. Motoren, Stellgliedern und/oder Heizelementen, aufweist.

9. Bussystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Übertragung eines Reset-Kommandos im Bussystem (1) alle Ausgangsschnittstellen (47) der Ausgabebaugruppen (44) inaktiv, insbesondere die analogen Ausgänge auf ihre Voreinstellungswerte und die digitalen Ausgänge passiv, geschaltet sind.

10. Bussystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Adressierung bzw. Adreßzuteilung und Ermittlung der Baugruppentype der einzelnen Slave-Teilnehmer (3 bis 6), die Slave-Teilnehmer (3 bis 6) entsprechend ihrer Funktion vom Host-Rechner (2) mit in diesem hinterlegten Datenstrukturen konfigurierbar sind.

11. Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Slave-Teilnehmer (3 bis 6) über einen Sende- und Empfangspuffer (49) verfügt.

12. Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Slave-Teilnehmer (3 bis 6) Ein- und/oder Ausgabebaugruppen (42) mit Ein- und/oder Ausgangsschnittstellen (45; 47) zur Verbindung mit Sensoren (46) und/oder Aktoren (48) für ein elektronisches Automati-sierungssystem bilden.

13. Verfahren zur automatischen Adreßvergabe an eine Mehrzahl von Teilnehmern in einem Bussystem (1), umfassend wenigstens einen Host-Rechner (2) und mehrere Slave-Teilnehmer (3 bis 6), bei welchem die einzelnen Slave-Teilnehmer (3 bis 6) aufeinanderfolgend bzw. seriell über eine erste Schnittstelle (7) und eine zweite Schnittstelle (8) an Busleitungen (9, 10) des ringförmigen Bussystems mit "daisy chain" - Struktur geschaltet werden und Datenpakete (11; 12) mit einem als Adresse zu interpretierenden Teil über die Schnittstellen von Teilnehmer zu Teilnehmer weitergegeben werden und bezugnehmend auf den Datenstrom vom letzten der kettenartig miteinander verbundenen Slave- 12 AT 500 044 B1 Teilnehmer (6) die Datenpakete (11; 12) über einen den Signalrückführungspfad (22) bildenden Ringschluß (23) zum Host-Rechner (2) übergeben werden, gekennzeichnet durch, Aussendung eines Datenpaketes (11; 12) mit einem Kommando (32) zur Adreßzuteilung und mit einer Startadresse an den ersten Slave-Teilnehmer (3) in der Teilnehmerkette, Ausführung einer Adressenannahmeroutine im Slave-Teilnehmer (3) bewirkend: eine Veränderung des als Adresse zu interpretierenden Teils des Datenpaketes und eine nachfolgende Übernahme in den jeweiligen Adreßspeicher (28), sowie eine Weiterleitung des adreßspezifisch veränderten Datenpaketes (11; 12) an den nachgeordneten Slave-Teilnehmer (4); Wiederholung der Adressenannahmeroutine aufeinanderfolgend durch jeden nachgeordneten Slave-Teilnehmer (4, 5, 6); Übergabe des Datenpaketes (11; 12) mit dem letztgültigen Stand im adreßspezifischen Teil durch den letzten Slave-Teilnehmer (6) in der Teilnehmerkette bezugnehmend auf den unidirektionalen Datenstrom an den Host-Rechner (2).

14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Verarbeitung des vom Host-Rechner (2) empfangenen Datenpaketes (11; 12) zur Ermittlung der Anzahl der im Bussystem (1) registrierten Slave-Teilnehmer (3 bis 6).

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch eine Aussendung eines Kommandos zur Rücksetzung aller Slave-Teilnehmer (3 bis 6) vor Einleitung einer Adreßzuteilung durch den Host-Rechner (2).

16. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Aussendung eines Kommandos zur Bekanntgabe der Type der Slave-Teilnehmer (3 bis 6) durch den Host-Rechner (2).

17. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Konfiguration der einzelnen Slave-Teilnehmer (3 bis 6) durch Übermittlung von der Baugruppentype entsprechenden Datenstrukturen an die jeweiligen Slave-Teilnehmer (3 bis 6) durch den Host-Rechner (2).

18. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Inkrementierung oder Dekrementierung des als Adresse zu interpretierenden Teils eines von einem Slave-Teilnehmer (3 bis 6) empfangenen Datenpaketes (11; 12).

19. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Empfang von Kommandos durch die Slave-Teilnehmer (3 bis 6) ausgehend vom Host-Rechner (2) und durch eine Weiterleitung entsprechender Statusmeldungen anstelle der empfangenen Kommandos in den Datenpaketen (11; 12) durch die Slave-Teilnehmer (3 bis 6) an den Host-Rechner (2). Hiezu 2 Blatt Zeichnungen