CN101166117A - 用于工业通信网络的冗余耦合器 - Google Patents

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CN101166117A CNA2007101383345A CN200710138334A CN101166117A CN 101166117 A CN101166117 A CN 101166117A CN A2007101383345 A CNA2007101383345 A CN A2007101383345A CN 200710138334 A CN200710138334 A CN 200710138334A CN 101166117 A CN101166117 A CN 101166117A
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Abstract

提供了一种冗余耦合器(10)，其被配置成把多个冗余主方控制器MC(12、14)耦合至现场总线(16)，所述现场总线(16)还具有至少一个可通信地与之耦合的从方设备(18、20)。所述耦合器还被配置成确定所述多个冗余MC中的哪一个是活动的，从活动MC接收信息，并且把来自所述活动MC的信息经由所述现场总线转发至所述至少一个从方设备；以及从其它冗余MC接收信息，并且防止来自所述其它冗余MC的信息被转发至所述至少一个从方设备。

Description

用于工业通信网络的冗余耦合器
背景技术
本发明通常涉及工业通信网络，尤其涉及给这样的网络提供热备份能力。
“现场总线(fieldbus)”网络是使用串行总线并且双向的工业多站(multidrop)数字通信网络。现场总线网络一般在工业环境中用于链接单独的设备。这些设备可以包括控制器、变送器、传感器和致动器。向每个现场设备提供一些计算能力，从而这些设备除提供通信外还能够执行一定的控制和维护功能。现场总线目前由国际标准所覆盖。
Figure A20071013833400041
系统是一种类型的现场总线系统，其允许使用增强的RS485接线技术在计算机和PLC之间进行高速数字通信。它在工厂中和工业自动化、过程控制和工厂整合中的过程自动化中得以使用，并且能够满足大型安装的需要。PROFIBUS系统以与异步令牌总线相似的方式运转。定义有主-从通信关系。
虽然允许多个主方，但是任何PROFIBUS或现场总线设备的输出只能被分配给一个主方。由此，在这样的网络中的单个主方的故障会导致失去对一个或多个PROFIBUS或现场总线设备的控制，并且无法从一个或多个PROFIBUS或现场总线设备获取数据。
发明内容
在一个方面，本发明提供一种用于在现场总线上提供热备份主方的方法。所述方法包括把冗余耦合器可通信地耦合至现场总线，所述现场总线具有至少一个可通信地与之耦合的从方设备。所述方法进一步包括把多个冗余现场总线主方控制器(MC)可通信地耦合至所述耦合器，并且利用所述耦合器来确定所述多个冗余MC中的哪一个是活动的。所述方法还包括使用所述耦合器从活动MC接收信息，并且把从所述活动MC所接收的信息经由现场总线转发至一个或多个从方设备。此外，所述耦合器被用于从其它冗余MC接收通信讯息，并且防止从所述其它冗余MC所接收的信息被转发至所述一个或多个从方设备。
在另一个方面，本发明提供一种冗余耦合器，其被配置成把多个冗余主方控制器(MC)耦合至现场总线，所述现场总线也具有至少一个可通信地与之耦合的从方设备。所述耦合器还被配置成确定所述多个冗余MC中的哪一个是活动的，从活动MC接收信息，并且把来自所述活动MC的信息经由现场总线转发至所述一个或多个从方设备。而且，所述耦合器还被配置成从其它冗余MC接收信息，并且防止来自所述其它冗余MC的信息被转发至所述一个或多个从方设备。
在又另一个方面，本发明提供一种通信系统，其包括现场总线、至少一个可通信地耦合至所述现场总线的从方设备、可通信地耦合至所述现场总线的冗余耦合器、和经由所述冗余耦合器和所述现场总线可通信地耦合至所述从方设备的多个冗余主方控制器(MC)。所述耦合器被配置成把所述多个冗余MC耦合至所述现场总线。所述耦合器还被配置成确定所述多个冗余MC中的哪一个是活动的，从活动MC接收信息，并且把来自所述活动MC的信息经由现场总线转发至所述一个或多个从方设备。所述冗余耦合器还被配置成从其它冗余MC接收信息，并且防止来自所述其它冗余MC的信息被转发至所述一个或多个从方设备。
可以意识到，本发明的配置使得可能提供现场总线或PROFIBUS上的冗余主方控制器，并且允许除了活动主方控制器之外的每个主方控制器都能够处于热备份状态。
附图说明
图1是引入冗余耦合器的现场总线网络的第一示例配置的框图。
图2是引入冗余耦合器的现场总线网络的第二示例配置的框图，所述冗余耦合器具有所包括的主方控制器。
图3是引入两个冗余耦合器的现场总线网络的第三示例配置的框图。
一些附图标记所指代的元件如下：
10冗余耦合器
12冗余现场总线主方控制器(MC)
14冗余PROFIBUS(或现场总线)主方控制器(MC)或备份MC
16单输出PROFIBUS(或现场总线)主方控制器(MC)或从方总线或第三总线
18 PROFIBUS(或现场总线)设备或从方设备
20 PROFIBUS(或现场总线)设备或从方设备
22从方设备
24从方总线侧
26主方总线侧
28 PROFIBUS(或现场总线)主方总线
30 PROFIBUS(或现场总线)主方总线
32 PROFIBUS类型1主方或嵌入主方
40耦合器
42附加总线
具体实施方式
如在此所使用的，以单数所引用的前面有“一个”的部件或步骤应当理解为其不排除多个所述部件或步骤，除非这样的排除是明确声明的。此外，对于本发明的“一个实施例”的参考并不意在被解释为排除同样引入所引用特征的其它实施例。而且，除非明确作了相反声明，否则“包括”或“具有”一个或多个具有特定属性的部件的实施例，也可以包括不具有那些属性的其它部件。
在一些配置中并参考图1，PROFIBUS(或现场总线)冗余耦合器10是能够把至少两个PROFIBUS(或现场总线)主方控制器(MC)12、14耦合至单输出PROFIBUS(或现场总线)总线16的设备，其中一个主方为优选主方14而其它的(一个或者多个)主方作为热备份运行。冗余耦合器10允许主方12、14都能看到来自从方设备18、20的所有输入控制数据和诊断，所述从方设备18、20位于冗余耦合器10远离MC 12、14的从方总线侧24，同时仅允许把来自活动MC 12的输出控制数据转移至从方设备18、20。MC 12、14位于冗余耦合器10远离从方总线16的主方总线侧26。冗余耦合器10对于MC 12、14是透明的，因为每个MC 12、14各自访问每个从方设备18、20，就好像从方设备18、20是连接至那个MC的本地总线一样。因此，在该示例性实施例中，每个主方12、14能够访问连接至共享PROFIBUS或现场总线16上的每个从方设备18、20上的244字节的输入和/或输出数据。作为选择，每个主方12、14能够访问每个从方设备18、20上的比244字节更多或更少的输入和/或输出数据。在另一个实施例中，本发明可用不同于PROFIBUS总线的现场总线来实施。
在活动MC 12的现场总线或PROFIBUS总线出现故障的情况下，冗余耦合器10无扰切换至备用MC 14来输出数据。
因此，本发明的许多配置利用两个独立的PROFIBUS总线(或现场总线)28、30作为主方总线，每个总线分别具有对应的类型1主方12、14。作为选择，，本发明可利用不同于PROFIBUS总线的现场总线来实施。总线28、30的每一个在此被称为“主方总线”。类型1主方设备12、14都试图控制或“拥有”连接至第三总线16的所有PROFIBUS从方设备18、20，所述第三总线16在此被称为“从方总线”。冗余耦合器10是唯一连接到所有三个总线16、28、30上的设备。冗余耦合器10被配置成提供必需的信号，使得MC 12、14都表现得好像是它们在控制从方设备18、20，即主方12、14均得到由连接至从方总线16的每个PROFIBUS或现场总线设备18、20所提供的输入数据、诊断数据等。本发明的一些配置也不要求PROFIBUS主方12、14中的任一个知晓或支持这种类型的冗余，而与在一些配置中要求对冗余耦合器进行配置不同。此外，在本发明的一些配置中，连接至从方总线16的PROFIBUS设备18、20类似地也不需要关心冗余性。
在一些配置中，冗余耦合器10被配置成选择两个主方总线28、30中的一个作为“优选”总线。只要在优选总线(例如，28)上指定的输出以无错并且及时的方式被接收，就将其转发至从方总线16。如果不满足这些条件或者条件满足终止，则该冗余耦合器10接着使用由处于非优选(或“备用”)总线30上的MC 14所提供的输出。
PROFIBUS规范所包括的命令，这些命令不同于为使得PROFIBUS主方设备12，14按所需方式运行而提供总线28、30上都必须支持的输入和输出的那些命令。需要这些额外的命令以使得主方设备12、14就像它们控制着从方总线16上的设备18、20一样，并且由此，扫描从方总线16上的设备18、20来设置从方总线16上的设备18、20的输出，和读取从方总线16上的设备18、20的输入，等等。在本发明的一些配置中，命令的最小可接受集合由“DP-V0”从方的强制要求所定义，其中：
请求/响应。
I/O数据交换。(主方12使用该命令来支持主方12和从方18之间的输出和输入的循环交换。如果从方设备18没有定期接收到该请求，即从方设备18中的监视计时器超时，则从方设备18独立地将其输出设置为缺省值。)
设置参数。(主方12使用该命令来发送Lock/Unlock(加锁/解锁)请求、Sync/Freeze(同步/冻结)请求、总线特定配置信息，例如从方监视计时器时间、最小响应延迟时间和设备特定参数。)
检查配置。(主方12使用该命令来验证其所具有的对于给定的从方设备18的配置信息与从方设备所希望的相匹配，例如I/O量等。)
读取从方诊断。(主方12使用该命令来验证设备18的存在，还检查设备18的状态和完好情况，包括诸如“短路”、“断线”等的信道特定故障。)
全局控制。(主方12使用该命令来向一个(即，单播)或几个(即，组播)DP-从方18、20发送特殊控制命令。)
为了简化问题，可以在本发明的一些配置中施加额外限制。例如，一些配置不需要支持由Freeze或Sync命令所引入的复杂情况，从而这些配置中的一些根本不需要支持“全局控制”请求。
本发明的配置可以进一步简化，虽然在一些情况下，对它们操作实施的限制可能不得不由用户而不是制造商来负责。例如，本发明的一些配置使用以下简化中的一个或多个：
1.要求被用于冗余的主方14具有相同的PROFIBUS地址。该简化是实用的，原因在于每个主方12、14处于不同的总线28、30上。由此，冗余耦合器10能够被配置成不加修改地传递包，并且能够保证从方设备18、20将既不会忽略所述包也不会改变所有权，而忽略包或改变所有权会导致从方设备18、20的输出中的“扰动(bump)”。该简化还允许来自总线28、30二者上的主方12、14的“设置参数”命令通过。
2.对于由冗余主方12、14二者所共享的从方设备18、20，要求冗余主方12、14对于每个设备18、20具有确切相同的参数数据。
3.对于由冗余主方12、14二者所共享的从方设备18、20，要求冗余主方12、14具有确切相同的配置。
由MC 12所使用来利用给定PROFIBUS从方设备18来开始执行I/O数据转移的典型请求序列是：
1.请求ReadSlaveDiags直至从方设备18响应。检查响应数据以确定另一个MC 14是否“拥有”从方设备18。如果不是，则MC 12执行以下步骤。
2.主方12使用SetParameters来试图成为设备18的“拥有者”。通过设置一些参数，例如监视超时值、要求响应延迟等，SetParameters也提供设备18的一些配置。
3.MC 12使用CheckConfig来为从方设备18提供配置数据。从方设备18验证由MC 12所提供的配置就格式、长度和I/O区域与实际的、真实的配置相匹配。CheckConfig也确保主方12具有设置为支持的值的“Consistency(一致)”标志，或者当接下来取回从方诊断时，主方12在这些诊断中指示配置故障。
4.ReadSlaveDiags提供用于验证主方12目前是设备18的“拥有者”的结果，来检查参数表示和配置故障，并且等待从方设备18指示其“就绪”。如果MC 12被确定为“拥有者”并且还没有发生参数表示/配置错误，则重复该请求直至从方设备18变为“就绪”。
5.除了指示主方12的自身操作模式之外，MC 12使用IODataExchange来为从方设备18指定输出。从方设备18以其输入以及其是否具有要报告的任何诊断消息或错误的指示进行答复。如果指示了诊断消息或错误，则MC 12能够发出单独的“ReadSlaveDiags”请求来得到它们。
由此，至少支持I/O数据转移的配置支持所有这些请求和响应。
示例1
本发明的一些配置包括定制固件，例如，所述定制固件可以嵌入到冗余耦合器10的现场可编程门阵列(FPGA)中，以支持12Mbps的3个端口。所述定制固件支持冗余耦合器10所要求的PROFIBUS级别2协议。
对用于这些配置的硬件进行配置，使得级别1协议(即，物理介质)由可商业获得的硬件(即，支持PROFIBUS-DP的RS-485收发器，例如Analog Devices ADM-2486或Texas Instrument SN65HVD1176)处理。
相比由传统完全PROFIBUS级别2堆栈所提供的对级别2协议的支持，提供了对级别2协议较少的支持。更具体地，在一些配置中，这种受限的支持仅仅确定每个PROFIBUS请求或响应的类型。依照所确定的类型，为PROFIBUS请求和响应提供以下受限的支持：
1.不加修改地向适当的总线传递PROFIBUS请求和响应；
2.对PROFIBUS请求和响应进行分析以提取并缓冲请求或响应中包含的数据(例如，诸如在一些配置中提取并缓冲的输出值或诊断值的数据)。依据源或目的地址，视情况，所述缓冲发生在为请求或响应设备保留的区域，所述数据接着被未修改地传递至适当的总线；或者
3.使用之前所缓冲的数据直接进行答复PROFIBUS请求和响应(例如，对于当“优选主方总线”仍在运行或被监听时来自“备用主方总线”的I/O数据传输请求)。
一些示例1配置还提供来自两个或更多主方总线28、30的请求的定序，使得在任意一个时间，在从方总线16上只有一个PROFIBUS请求是待处理的。而且，这些配置中的一些确定哪一个主方总线28、30在控制着从方总线16上的设备18、20的输出。
通过不接受从方总线16上的任何主方设备12、14，就可能对这些配置作进一步简化。该进一步简化使得支持通过冗余耦合器的主方至主方的通信(包括令牌传递)变得并非必要。
请求 冗余耦合器行为(用于示例1)
I/O Data Exchange(I/O数据交换)(来自活动总线，不论其是否为“优选”总线) 如果这是“优选”总线，则开启总线转换监视计时器(假设没有CRC错误)。不加修改地将请求放置在从方总线上。如果从方总线返回响应，则确定成功/失败状态。
如果成功，则使用源地址作为索引，把输入数据复制到“保存区域”中。(一些配置复制整个响应)如果失败，则保存失败代码/指示。(一些配置复制整个响应)不加修改地将响应放置在活动总线上。
I/O Data Exchange(I/O数据交换)(来自非活动总线，不论其是否为“备用”总线) 如果这是“优选”总线，则冗余耦合器在之前已经切换至备用总线。所述冗余耦合器开始转回过程。然而，该切换可能需要在一些受控制的时间发生。从而，按要求设置变量，以指示优选总线正在返回在线。提取目的地址。把冗余控制器为I/O DataExchange记录的最临近响应复制(或重构，如果需要的话)到来自活动总线的目的地址。(冗余耦合器不通知“非活动”主方给定设备“就绪”，直至所述给定设备被活动总线上的主方扫描至少一次，以确保所述冗余耦合器将具有要提供的输入数据。)把响应放置在非活动总线上。
Set Parameters(设置参数) 在一些配置中，不加修改地传
递。在这些配置中，假设冗余控制器能够在任意给定时刻从相同主方地址任意次调用SetParameters，而不导致对输出的干扰(假设参数数据确切相同)。这一假设可能不对所有配置成立，尤其是当配置包括具有设备特定参数的设备的情况下，所述设备特定参数具有设备特定含义。或者在其它配置中，不加修改地从“活动”总线传递，但是记录由目的地址索引的参数数据。当有来自“非活动”总线的相似请求时，比较数据，并且如果其确切匹配，则返回成功(否则返回失败)。因为“备用”总线在于ReadSlaveDiags请求上报告“就绪”之前一直等待，直至“优选”总线完成I/O扫描，所以“优选”总线同样会这样做(除非在那之前出现转换超时)。
Check Config(检查配置) 在一些配置中，不加修改地传递。在这些配置中，假设冗余控制器能够在任意给定时刻从相同主方地址任意次调用SetParameters，而不导致对输出的干扰(假设参数数据确切相同)。这一假设可能不对所有配置成
立，尤其是当配置包括具有设备特定参数的设备的情况下，所述设备特定参数具有设备特定含义。或者不加修改地从“活动”总线传递，但是记录配置数据(由目的地址所索引)。当有来自“非活动”总线的相似请求时，比较数据，并且如果其确切匹配，则返回成功(否则返回失败)。因为“预备”总线在于ReadSlaveDiags请求上报告“就绪”之前一直等待，直至“优选”总线完成I/O扫描，所以“优选”总线同样会这样做(除非在那之前出现转换超时)
Read Slave Diags(读取从方诊断) 在一些配置中，不加修改地传递。冗余耦合器向备用总线报告“未就绪”，直至优选总线完成至少一次“I/O Data Exchange”，从而提供有效的输入值来防止转换超时到期。或者，在一些其中所有从方设备“缺省值”为零的配置中，冗余耦合器执行对于所有输出值指定零值的扫描(如果在优选总线进行扫描之前，需要支持来自备用总线的“I/O DataExchange”)。
在一些“Diag”位在其被读取之后清空的配置中，冗余耦合器监听响应，并且构建和管理要提供给备用总线的诊断值集合。一些配置为两个总线管理这样的位，从而不管哪一个总线进行这一请求，那个总线就获得最新诊断而不会“错过”由另一个总线最初读取的任何内容。
Global Control(全局控制) 在一些配置中根本不支持。或者在一些其它配置中，不加修改地传递。在不支持Freeze/Sync的配置中，在此需要支持的唯一命令是“Clear All(清楚所有)”。无论对Global Control命令做什么，应当考虑在什么条件下能够发生从“备用”总线转换回到“优选”总线。例如，如果“优选”总线正在发送“SetParameters”请求，其中具有不同于当前有效操作数据的数据，并且施加了简化限制，理想地，冗余耦合器应当NACK(否定)所述请求。
示例2
在由示例2所示范的配置中，限制了在单个冗余耦合器之后得到支持的设备的数目。例如，一些配置仅允许八个设备。(在其它配置中，设备的数目不同。)每个主方总线被配置有转发器电路，用于限制那些总线上的电负载。N个PROFIBUS从方芯片处于每个转发器的下游侧。每个从方芯片被用作连接至“从方总线”的从方设备之一的代理。
在这些配置中并参考图2，冗余耦合器10包括PROFIBUS类型1的主方32，所述主方32用于拥有和/或控制从方总线16上的设备18、20。在这些配置的一些中，用户通过提供指定哪些从方设备18、20被连接的数据来配置冗余耦合器10。在这些配置的另外一些中，冗余耦合器“探听”“Check Config”命令和/或结果，来确定对于任何给定设备18、20应当使用什么配置。为了便于探听嵌入到冗余耦合器10的PROFIBUS主方32，必须有可能向其添加从方设备18、20配置，而不干扰其所连接或扫描的PROFIBUS总线或现场总线16。
与示例2相一致的配置能够通过缓冲已经由每个主方总线28、30向每个从方设备18、20所提供的输出，来支持I/O数据交换。在从方总线16的周期内，所嵌入的主方32从“活动”主方总线28的缓冲器取回输出，并且把这些输出发送至从方总线16上的设备18、20。类似地，所嵌入的主方32缓冲由从方总线16上的设备18、20返回的输入值。在主方总线周期内，冗余耦合器10保存来自活动主方总线28(如图1所示)的缓冲器的输出以供其嵌入主方32使用，并且向那个设备返回最新的输入集合。
示例3
本发明的与这一示例相一致的配置和那些与示例2相一致的配置类似，除了在示例3的配置中对PROFIBUS堆栈IP核进行修改，接着将其置于现场可编程门阵列(FPGA)中。
对PROFIBUS协议堆栈的IP核进行修改，使得其将对多个从方设备地址进行响应。该修改的IP核为每个这样的设备地址提供不同的I/O数据、诊断数据等，所以一些配置包含多个完全PROFIBUS堆栈的实例，即每个“从方总线”上所支持的设备具有一个所述实例。
由此，在本发明的一些配置中并参考图1、2和3，提供了一种用于在现场总线30上提供热备份主方14的方法。所述方法包括把耦合器10可通信地耦合至现场总线16，所述现场总线16具有至少一个可通信地与之耦合的从方设备18、20。所述方法进一步包括把多个冗余现场总线主方控制器(MC)12、14可通信地耦合至耦合器10，并且利用耦合器10来确定所述多个冗余MC 12、14中的哪一个是活动的。所述方法还包括使用耦合器10从活动MC 12接收信息，并且把从活动MC 12所接收的信息经由现场总线16转发至一个或多个从方设备18、20。此外，耦合器10被用于从其它冗余MC 14接收信息，并且防止从其它冗余MC 14所接收的信息被转发至一个或多个从方设备18、20。
一些配置进一步包括使用耦合器10从一个或多个从方设备18、20接收信息，并且把来自从方设备18、20的信息转发至所述多个冗余MC 12、14。
而且，在本发明的一些配置中，冗余主方12、14在现场总线16上具有相同的地址；并且在这些配置的一些中，现场总线16是PROFIBUS总线。此外，本发明的各种配置包括把从活动MC 12所接收的信息作为未修改的包经由现场总线16转发至一个或多个从方设备18、20。一些配置还针对所述一个或多个从方设备18、20中的每一个，给每个冗余主方14加载相同的参数数据。还在一些配置中，对于共享所述多个冗余主方12、14的所述一个或多个从方设备18、20中的每一个，被共享的冗余主方12、14中的每一个具有相同的配置。而且，在本发明的一些其中现场总线16是PROFIBUS的配置中，对PROFIBUS请求和响应仅提供了受限的支持。特别地，每个PROFIBUS请求或响应或a)被不加修改地传递；或b)被分析以提取并缓冲在所述请求或响应中所包含的数据并接着被不加修改地传递；或者c)使用之前所缓冲的数据直接进行答复。
本发明的一些配置提供了一种冗余耦合器10，其被配置成把多个冗余主方控制器(MC)12、14耦合至现场总线16，所述现场总线16还具有至少一个可通信地与之耦合的从方设备18、20。耦合器10还被配置成确定所述多个冗余MC 12、14中的哪一个是活动的，从活动MC 12接收信息，并且把从所述活动MC 12所接收的信息经由现场总线16转发至一个或多个从方设备18、20。而且，所述耦合器10还被配置成从其它冗余MC 14接收信息，并且防止从所述其它冗余MC 14所接收的信息被转发至一个或多个从方设备18、20。一些配置进一步被配置为从一个或多个从方设备18、20接收信息，并且把来自所述一个或多个从方设备18、20的信息转发至多个冗余MC 12、14。
在一些配置中，冗余耦合器10被配置成耦合至PROFIBUS总线16。而且，在一些配置中，冗余耦合器10被配置成把来自活动MC 12的信息作为未修改的包经由现场总线16转发至一个或多个从方设备18、20。在一些配置中，冗余耦合器10不仅被配置成耦合至PROFIBUS总线16，而且还被配置成对PROFIBUS请求和响应仅提供受限的支持。也就是说，每个PROFIBUS请求或响应或a)由耦合器10不加修改地传递；或b)由耦合器10分析以提取并缓冲在所述请求或响应中所包含的数据并接着不加修改地传递；或者c)由耦合器10使用之前缓冲的数据直接进行答复。冗余耦合器10的一些配置进一步包括PROFIBUS类型1主方32，其被配置成控制从方总线上的设备。
而且，本发明的一些配置提供了一种通信系统，其包括现场总线16、至少一个可通信地耦合至所述现场总线16的从方设备18、20、可通信地耦合至所述现场总线16的冗余耦合器10、和多个经由所述冗余耦合器10和所述现场总线16可通信地耦合至所述从方设备18、20的冗余主方控制器(MC)12、14。所述耦合器10被配置成把所述多个冗余MC 12、14耦合至所述现场总线16。所述耦合器10还被配置成确定所述多个冗余MC 12、14中的哪一个是活动的，从活动MC 12接收信息，并且把来自所述活动MC 12的信息经由现场总线16转发至一个或多个从方设备18、20。所述冗余耦合器10还被配置成从其它冗余MC 14接收信息，并且防止来自所述其它冗余MC 14的信息被转发至所述一个或多个从方设备18、20。
在一些网络配置中，冗余耦合器10还被配置成从所述一个或多个从方设备18、20接收信息，并且把来自所述一个或多个从方设备18、20的信息转发至所述多个冗余MC 12、14。还在一些配置中，所述现场总线是PROFIBUS总线16。冗余耦合器10能够被配置成把来自活动MC 12的信息作为未修改的包经由现场总线16转发至一个或多个从方设备18、20。
在一些网络配置中，所述现场总线是PROFIBUS总线16并且冗余耦合器10对PROFIBUS请求和响应仅提供受限的支持。特别地，每个PROFIBUS请求或响应或a)由耦合器10不加修改地传递；或b)由耦合器10分析以提取并缓冲在所述请求或响应中所包含的数据并接着不加修改地传递；或者c)由耦合器10使用之前缓冲的数据直接进行答复。
在本发明的一些配置中并参考图3，提供了多于一个的耦合器10、40。在一个这样的配置中，耦合器40同MC 12、14一起使用为附加总线42提供冗余，所述附加总线42具有耦合至其上的一个或多个从方设备22。例如，MC 12是总线16的活动主方，而MC 14是热备份主方。然而，耦合器40提供MC 14用作附加总线42的活动主方，而MC 12则作为附加总线42的热备份主方。
将会理解的是，本发明的配置使得可能提供现场总线或PROFIBUS上的冗余主方控制器，并且允许除了活动主方控制器之外的每个主方控制器处于热备份状态。更具体地，本发明的配置提供了以下优势中的一个或多个：
1.能够在冗余主方配置中使用不具有冗余能力的从方设备。
2.主方设备不必彼此协调，来确定哪一个是活动的。耦合器能够决定并对优选主方作出优先选择。
3.两个主方都能够看到来自从方设备的所有输入和诊断数据。从方设备只能看到来自活动主方的输出数据。
4.耦合器能够被置于每个设备或一系列设备之前，所以应用程序设计者能够选定容错水平。
5.耦合器对于现场总线主方和从方设备是透明的。
尽管根据各个特定实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将认识到，可以在权利要求的精神和范围内对本发明进行修改。

Claims (10)

1.一种冗余耦合器(10)，被配置成把多个冗余主方控制器(MC)(12、14)耦合至现场总线(16)，所述现场总线(16)还具有至少一个可通信地与之耦合的从方设备(18、20)，所述冗余耦合器还被配置成：
确定所述多个冗余MC(12、14)中的哪一个是活动的；
从活动MC接收信息，并且把来自所述活动MC的所述信息经由所述现场总线转发至所述至少一个从方设备；以及
从其它冗余MC接收信息，并且防止来自所述其它冗余MC的所述信息被转发至所述至少一个从方设备。
2.如权利要求1所述的冗余耦合器(10)，其进一步被配置成从所述至少一个从方设备(18、20)接收信息，并且把来自所述至少一个从方设备的信息转发至所述多个冗余MC(12、14)。
3.如权利要求1所述的冗余耦合器(10)，被配置成耦合至PROFIBUS总线(28、30)。
4.如权利要求1所述的冗余耦合器(10)，其中所述冗余耦合器被配置成把来自所述活动MC(12、14)的信息作为未修改的包经由现场总线(16)转发至所述至少一个从方设备(18、20)。
5.如权利要求1所述的冗余耦合器(10)，被配置成耦合至PROFIBUS总线(28、30)，并且还包括对PROFIBUS请求和响应仅提供受限的支持，其中每个PROFIBUS请求或响应或：
a)由所述冗余耦合器不加修改地传递；或
b)由所述冗余耦合器分析以提取并缓冲在所述请求或响应中所包含的数据并接着不加修改地传递；或者
c)由所述冗余耦合器使用之前缓冲的数据直接进行答复。
6.如权利要求1所述的冗余耦合器(10)，还包括PROFIBUS类型1主方控制器(32)，所述PROFIBUS类型1主方控制器(32)被配置成控制从方总线(16)上的设备(18、20)。
7.一种通信系统，包括：
现场总线(16)；
至少一个可通信地耦合至所述现场总线的从方设备(18、20)；
可通信地耦合至所述现场总线的冗余耦合器(10)；
多个经由所述冗余耦合器和所述现场总线可通信地耦合至所述从方设备的冗余主方控制器(MC)(12、14)；以及
所述耦合器被配置成把所述多个冗余MC(12、14)耦合至所述现场总线，所述耦合器还被配置成：
确定所述多个冗余MC中的哪一个是活动的；
从活动MC接收信息，并且把来自所述活动MC的信息经由现场总线转发所述至少一个从方设备；以及
从其它冗余MC接收信息，并且防止来自所述其它冗余MC的信息被转发至所述至少一个从方设备。
8.如权利要求7所述的网络，其中所述冗余耦合器(10)进一步被配置成从所述至少一个从方设备(18、20)接收信息，并且把来自所述至少一个从方设备的信息转发至所述多个冗余MC(12、14)。
9.如权利要求7所述的网络，其中所述现场总线(16)是PROFIBUS总线。
10.如权利要求7所述的网络，其中所述冗余耦合器(10)被配置为把来自所述活动MC(12、14)的信息作为未修改的包经由现场总线(16)转发至所述至少一个从方设备(18、20)。
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