CN101170471A - 用于操作现场总线的方法 - Google Patents

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CN101170471A CNA2007101802419A CN200710180241A CN101170471A CN 101170471 A CN101170471 A CN 101170471A CN A2007101802419 A CNA2007101802419 A CN A2007101802419A CN 200710180241 A CN200710180241 A CN 200710180241A CN 101170471 A CN101170471 A CN 101170471A
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bus system
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CNA2007101802419A
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拉尔夫·赫克
蒂洛·默林
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ABB Patent GmbH
ABB AG Germany
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ABB Patent GmbH
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种用于操作总线系统的方法，其中多个用户通过相同的总线导线彼此通信，并为所有用户分配来自有限的地址预留的用户地址。为了避免地址冲突，建议由每个将要新加入一个已有总线系统的用户在对总线进行第一次发送访问之前以总线数据流中的当前用户地址侦听，从而用已使用的用户地址形成一个列表。该用户根据可预定的安排从一个还未被使用的地址空间中自动为自己分配一个地址。

Description

用于操作现场总线的方法
技术领域
本发明涉及一种具有独立权利要求前序部分所述特征的用于操作现场总线的方法。
背景技术
现场总线由众多的用户组成，这些用户通过一根共用的导线彼此通信，其中所述导线可以被划分成段，即所谓的节。众所周知的是，为这种类型的总线系统的用户分别分配一个各自的用户地址，所述用户地址唯一地识别了总线系统中的相应用户。
尤其是在现场总线系统中，地址预留中的最大用户数根据定义受到限制。因此由Manfred Popp的著作“Profibus-DP：grundlagen，tipsund Tricks für Anwender”，Hüthig，Heidelberg，1998已知：一个Profilbus总线系统的最大限度配置可包括最多126个用户，地址为0至125。
已知地址可借助开关、尤其是采用DIP开关来设定。其中尽管所设定的总线用户地址在当时是可读取的，但只有当知道所有活动总线用户的地址并由操作员无误地设定新用户地址时才能避免地址冲突。其中系统固有的人工干预是充满错误的。除此之外，DIP开关的结构尺寸和湿度敏感性也是存在缺点的。后面提到的特性敏感地限制了这样实现的总线用户的设置地点。
此外还已知总线用户的地址可基于软件来设定。但通过软件所述地址只能由另一个激活的总线系统来输入。目前如果没有这种第二个系统，要读取或更改地址都是不可能的。同样需要知道开放的地址空间。这里也不能排除错误状况。
在如Profilbus总线的总线系统中，其中通过将总线导线拆分开并插入总线插头可以引入另一个用户，存在这样的潜在危险：总线系统中的两个用户具有相同的用户地址。当调用这个被双重分配的用户地址时，这两个用户都试图应答，从而当同时访问总线时会引起访问冲突。
发明内容
因此本发明的任务在于给出一种用于操作这种类型的总线系统的方法，其中不用借助其他辅助手段就能可靠地避免由双重给出的用户地址而导致的访问冲突。
根据本发明，该任务通过独立权利要求的特征来解决。本发明的有利实施例在从属权利要求中给出。
本发明由一种总线系统出发，在这种总线系统中多个用户通过相同的总线导线彼此通信，并为所有用户分配来自有限的地址预留的用户地址。其中还为每个将要新加入的用户分配一个地址，这个地址在用户第一次开始工作时涉及工厂设定，或者当用户已经工作时源自已经历的安装。地址被保存在存储器中，并可通过程序中的指令来更改。
本发明还由下述情况出发，即在总线系统中，每个用户实际上也参与通信，并且在此之后，其地址被可识别地包含在一个可设定的时间窗内的总线数据流中。
根据本发明，建议由每个将要新加入一个已有总线系统的用户在对总线进行第一次发送访问之前以总线数据流中的当前用户地址侦听一段规定的时间。其中在总线数据流中出现的用户地址被记录。当由该用户识别出在总线数据流中的自身用户地址时，这个自身的用户地址自动地由空闲的用户地址所代替。
具体来说，每个将要新加入的用户首先在一段规定的时间内仅对总线进行读取访问，并记录下所有在总线数据流中识别出的用户地址。
当经过一段规定的时间后，要新加入的用户将其地址与所记录下的用户地址进行比较。当该用户的用户地址与所记录下的用户地址中的一个相同时，要新加入的用户根据可预定的安排自动改变其自身的用户地址。
根据本发明的另一个特征，在第一次发送访问之前在至少一个总线周期的时间段内由要新加入的用户侦听总线。尤其是对于主/从结构的总线系统，在一个总线周期内每个从机都由主机响应一次。这意味着，在经过一个完整的总线周期之后，在总线系统中出现的所有地址都会在总线数据流中出现至少一次。
具体实施方式
下面将在Profibus总线系统的例子中对本发明的其他特点和优点做进一步说明。正如已经在说明书开始部分所述的那样，在最大限度配置中，一个Profibus总线系统最多可包括126个用户，其地址为#0至#125。每个用户至少配备有信号处理装置、尤其是控制器，以及存储装置，用于可调用地存放其地址。
在该实施例的范围内由以下情况出发：在总线系统中已经有地址为#1至#47的用户是激活的，并彼此通信。此外还由以下情况出发：另外一个用户要加入该总线系统，该用户在先前的配置中所分配的地址是#33。在此之后，所考虑的总线系统具有两个地址#33。
地址为#33的新加入的用户在对总线的第一次发送访问之前在至少一个总线周期的时间段内侦听总线，并记录所有在这段时间内被识别的用户地址。其中由总线数据流得知，地址#1至#47已经被其他激活的用户所占用。此外，这个新加入的用户根据一种可预定的安排自动地用未使用的地址#48至#125的预留地址中的一个用户地址来代替其自身的用户地址。
在本发明的第一种实施方式中建议，要新加入的用户的用户地址由跟在最高的用户地址后面的那个用户地址来代替。为此，首先要确定所识别出的用户地址中最高的那个用户地址#47，并使其递增1。然后，新加入的用户的当前用户地址#33由计算得到的用户地址#48所代替。
在另一个实施方式建议，要新加入的用户的用户地址由尽可能最高的、适宜的、还未被占用的用户地址所代替。为此，首先要确定地址空间中最高的适宜用户地址#125，并通过所记录的用户地址对其被占用状况进行检验。只要这个最高的适宜用户地址#125是空闲的，则用这个最高的适宜用户地址#125来代替新加入的用户的当前用户地址#33。如果最高的适宜用户地址#125已经被占用，则从所记录的用户地址中确定最高的空闲用户地址，并把它分配给新加入的用户。
在另一个实施方式建议，要新加入的用户的用户地址被构成为距离被占用的最高用户地址有一定偏移量。此外，偏移量从10开始。为此，首先要确定所识别出的最高用户地址#47，并增加偏移量10。然后，新加入的用户的当前用户地址#33由计算出的用户地址#57所代替。
在本发明的一个替代实施例中，由新加入的用户在第一次发送访问之前在一段可预定的固定时间段内侦听总线，这个时间段这样来测定，使得该总线系统中的每个用户都在该时间段内至少响应一次。这样，对于没有定义总线周期的总线系统也能确保每个激活用户的地址在总线系统中出现一次。
根据本发明的另一个特征，建议地址空间的取值范围是可调节的。这样，对于基于其技术实现方式适合于以不同的地址空间在不同总线系统中工作的用户来说，可以避免设置位于相应总线系统中可靠的地址空间之外的地址。
当新加入的用户以适当的地址结合到总线系统中以进行激活通信之后，本发明的另一特征建议为这个加入的用户可操作地分配一个新的用户地址。这样就有利地实现了在特定用户组对应于预订地址范围的配置中，新加入的用户可以根据其所属的用户组被排列到相应的地址范围中。

Claims (8)

1.一种用于操作总线系统的方法，其中多个用户通过相同的总线导线彼此通信，并为所有用户分配来自有限的地址预留的用户地址，其特征在于，由每个将要新加入一个已有总线系统的用户
-在对总线进行第一次发送访问之前以总线数据流中的当前用户地址侦听一段规定的时间，
-记录在总线数据流中出现的用户地址，并且
-当由该用户识别出在总线数据流中的自身用户地址时，这个自身的用户地址自动地由一个空闲用户地址所代替。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述要新加入的用户的用户地址由跟在所出现的最高用户地址后面的用户地址所代替。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述要新加入的用户的用户地址由最高的空闲用户地址所代替。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述要新加入的用户的用户地址由通过距离所出现的最高用户地址有一个可预定的偏移量而计算出的用户地址所代替。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述要新加入的用户在第一次发送访问之前在至少一个总线周期的时间段内侦听所述总线。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述要新加入的用户在第一次发送访问之前在一个可预定的固定时间段内侦听所述总线，这个时间段这样来测定，使得该总线系统中的每个用户都在该时间段内至少响应一次。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，地址空间的取值范围是可调节的。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在成功登录到总线系统中之后，为加入的用户可操作地分配一个新的用户地址。
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