CN102292682B - 用于在自动化控制系统中传输数据的方法、系统及分布式外围设备 - Google Patents

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Abstract

控制系统(10)具有多个空间分布的站(26-34)。至少一些站具有用于连接传感器(14)的输入端子(44)或用于连接执行器(16，18)的输出端子。这些站(26-34)按从站到站的方式连接成站的串(41)。该串具有第一站(26)，至少一个第二站(28-32)和最后的站(34)。第一站(26)和每个第二站(28-32)在该串中具有后继站。每个第二站(28-32)和最后的站(34)在该串中具有前驱站。为了在该控制系统中传输数据，第一站(26)产生如下数目的独立数据电报(52)，该数目等于第二站(28-32)加上最后的站(34)的数目。每个数据电报(52)编址到这些站(28-34)的恰好一个上。第一站(26)将数据电报(52)以限定的时间间隔单个地发送给其后继站(28)，其中数据电报(52)以这些站的相反的顺序编址。每个第二站(28-32)从其相应的前驱站接收数据电报(52)并且按斗链方式将所接收的数据电报(52)发送给其相应的后继站，直至其获得编址到其本身的数据电报(52)。第二站(28-32)和最后的站(34)分别产生编址到第一站(26)的各自的应答电报(70)，并且将各自的应答电报(79)按斗链方式发送给其相应的前驱站。

Description

用于在自动化控制系统中传输数据的方法、系统及分布式外围设备
本发明涉及一种用于在自动化控制系统中传输数据的方法，该控制系统具有多个空间分布的站，这些站通过通信媒介彼此连接，以及涉及一种相应的控制系统。更为确切地说，本发明涉及一种方法，控制单元可以借助该方法与自动化控制系统的分布式(abgesetzten)传感器和/或执行器通信。 
在控制技术和自动化技术中充分公知了使用所谓的现场总线用于在控制系统的多个彼此远离的单元之间进行数据通信。具有现场总线的控制系统的例子在DE 199 28 517A1中予以描述。在那里，现场总线根据Interbus协议来工作。所谓的总线主控通常设置在控制单元中，该总线主控产生数据帧，该数据帧具有限定的启动字(所谓的回送字(Loop Back Word))的数据帧和如下数目的数据域，该数目恰好对应于除了控制单元之外连接到现场总线的站的数目。总线主控和其他的站连接成环形结构，在该环形结构中这些站形成一类移位寄存器。由总线主控产生的数据帧逐步地移位通过这些站，直至总线主控从环形结构的最后的站取回启动字。总线主控于是通过控制信号用信号通知所有站，此刻这些站应该读取位于该站中的数据域并且可以以自己新的发送数据占据这些数据域。接着，总线主控开始新数据循环，在该数据循环中带有启动字的数据帧重新在环状的移位寄存器循环中循环移位。以此方式，这些站的发送数据按顺序达到总线主控。因此，对于Interbus协议典型地为唯一循环环绕的数据帧，在每个站中随时存储该数据帧的一部分，其中各个站根据总线主控的控制信号从所分配的数据域中读取信息并且接着将自己的信息写入相同的数据域中。可以将功能原理想象成一列环形的列车，其由火车头(以启动字的形式)牵引，其中各个站从各自地分配的车厢获取信息并且为同样的车厢“装载”信息。该原理的优点是确定的时间特性。根据数据帧的长度或者站的数目可以可靠地预测其持续多久，直至总线主控已询问所有站一次。Interbus的缺点是，每个站都必须读取和写入数据帧内的分配给其的位，这只能借助特定的协议芯片以可接受的速度来实现。所有站因此都需要特定的Interbus协议芯片。对于其中仅要由一个站传输和要传输给一个站比较小的数据量的应用，Interbus方案通常是过于复杂且过于昂贵。 
在DE 10 2004 063 213B4中公开了另一现场总线系统，其中在分布式站之间通过循环环绕的数据帧实现通信。在该出版物的优选的实施例中，环绕的数据帧借助以太网电报从一个站发送给下一站。在该情况下，各个站也必须读取和写入数据帧内的各自地分配的数据域，这同样需要特定的协议芯片用于实现可接受的速度。此外，以太网电报需要相对大的协议开销和电报开销，使得该已知的系统的长处在如下应用中才显现，这些应用需要具有更大信息单元的性能非常强的通信系统。 
DE 10 2006 040 709A1公开了另一种方法，其中多个站连接成环形结构。在该情况下，启动字与后续的有用数据一起从一个站传递至下一个站，其中各个站将自己的有用数据添加到该启动字。该已知的方法应以无地址数据的方式工作并且尤其是用于传输长度短的有用数据。 
此外存许多现场总线系统，其中站可以通过自己的数据电报彼此通信。这些站通常通过所谓的T支路连接到共同的线路上，当一个站发送数据电报时，所有其他站可以监听。在两个站同时发送时出现的冲突或发送冲突必须通过分配优先级或其他仲裁方法来解决。这种现场总线的例子对于本领域技术人员而言已知的是：CAN(控制器局域网络)总线、Profibus、SafetyBus p、DeviceNet或者ASI(执行器传感器接口)。这些总线系统使用共同的总线线路，其具有如下缺点：只能通过物理测量方法而不是根据总线上的数据通信来确定短路或线路断裂。此外，当在一个位置存在短路或线路断裂时，这种总线系统在整个线路长度上不起作用。在长线路和高数据传输率的情况下，需要终端电阻并且每个参与者必须获得各自的地址，该地址在更换时必须分别重新分配。如果总线系统也要传输安全相关的数据譬如关于应急关断按键的操作的信息或由其引起的用于执行器的关断指令，则地址分配是安全相关的并且由此是复杂的。 
在DE 103 20 522A1中公开了用于控制安全关键的过程的方法和装置，其中分布式的输入/输出单元借助各种多重传输通过单通道的线路将安全相关的过程数据发送给控制单元，其方式是分布式的单元将要传输的有用数据一次“以纯文本”形式传输而第二次以编码的形式传输。编码的数据在此借助变化的关键字产生。 
在此背景下，本发明的任务是提出开头所述类型的方法和控制系统，其能够实现简单且成本低廉地将不同的传感器和执行器连接到中央控制单元。简单且成本低廉在此不仅涉及所需的硬件而且涉及用于实现和工作的开销和成本。目标尤其是以尽可能低廉的硬件和小的配置开销实现有效 的总线利用。此外，该方法和该控制系统应能够实现传输安全相关的信息。 
根据本发明的一个方面，该任务通过一种用于在自动化控制系统中传输数据的方法来解决，其中该控制系统具有多个空间分布的站，其中这些站按从站到站的方式连接成一串站，其中该串具有第一站，至少一个第二站和最后的站，其中第一站和每个第二站在该串中具有后继站，并且其中每个第二站和最后的站在该串中具有前驱站，该方法具有如下步骤： 
-第一站产生如下数目的独立数据电报，该数目等于第二站加上最后的站的数目，其中每个数据电报编址到这些站的恰好一个上， 
-第一站将数据电报以限定的时间间隔单个地发送给其后继站，其中数据电报以这些站的相反的顺序编址； 
-每个第二站从其相应的前驱站接收数据电报并且按斗链方式将所接收的数据电报发送给其相应的后继站，直至其获得编址到其本身的数据电报， 
-第二站和最后的站分别产生编址到第一站的各自的应答电报，并且将各自的应答电报按斗链方式发送给其相应的前驱站。 
根据另一方面，该任务通过具有多个空间分布的站的控制系统来解决，这些站中的至少几个站具有用于连接传感器的输入端子或用于连接执行器的输出端子，其中这些站按从站到站的方式连接成一串站，其中该串具有第一站，至少一个第二站和最后的站，其中第一站和每个第二站在该串中具有后继站，并且其中每个第二站和最后的站在该串中具有前驱站，并且其中 
-第一站构建为，产生如下数目的独立数据电报，该数目等于第二站加上最后的站的数目，其中每个数据电报编址到这些站的恰好一个上， 
-第一站此外构建为将数据电报以限定的时间间隔单个地发送给其后继站，其中数据电报以这些站的相反的顺序编址； 
-每个第二站构建为，从其相应的前驱站接收数据电报并且按斗链方式将所接收的数据电报发送给其相应的后继站，直至其获得编址到其本身的数据电报，以及 
-第二站和最后的站分别构建为，产生编址到第一站的各自的应答电报，并且将各自的应答电报按斗链方式发送给其相应的前驱站。 
新的方法和新的控制系统与目前已知的方法和系统的区别在于不同 的方面，这取决于何种已知的方法或系统用于比较。一方面，这些站在新的方法和新的系统中按从站到站的方式连接成一串站。新的方法和新的系统于是使用了线性拓扑结构代替了环形结构。数据电报由第一站单个并且顺序地发送给相邻的第二站并且从该第二站(并且被所有其他站同样地)分别又转发给相邻的站。因此在系统的每个部分上存在仅仅唯一的数据电报。基于在该串的各个站之间的点对点的连接排除不同站的数据电报之间的冲突。仲裁的开销小。优选地，第二站和最后的站分别以仅仅响应于编址到其上的数据电报的方式发送其各自的应答电报，使得也排除系统的部分上的数据电报和应答电报的冲突。在该情况下，事实上完全可以省去仲裁。 
然而另一方面，新的方法和新的系统使用单独的数据电报，其单独地编址到这些站，以及使用相应的各自的应答电报。每个站获得并且发送“自己的”电报。没有站必须能够读取和/或理解其他站的电报，并且也不需要用于所有站的统一的数据帧。由此，一方面可以省去特定的协议芯片(如其在Inertbus和类似方法中所需的那样)，以便能够实现快速地读取和写入系统范围内统一的数据帧的各自分配的数据域。基本上也可能的是，如果保证数据电报纯粹地通过所有站，则每个站获得数据电报并且发送应答电报，其与其他站的相应数据电报不兼容。例如可能的是，用于第二站的地址数据与用于最后的站的地址数据相比处于数据电报的不同位置上。地址数据的类型和结构也可以因站而异。然而重要的是，被编址的站可以在接收到的数据帧内识别其地址以及读取其地址。只要根据OSI参考模型的物理层统一使得数据电报和应答电报能够传递给其他站，则各个数据电报和应答电报的长度和内部协议结构也可以因站而变化。 
针对在两个站中间的线路中断或以其他方式受干扰的情况，在中断之前和之后的站之间的通信基本上还是可能的。线路故障因此不必使整个系统瘫痪并且可以根据电报通讯来定位。 
此外，借助新的方法可以实现在第一站与其后继站之间的第一部分上的高的总线利用，在此，总线利用可以最佳地与第一站的工作速度匹配。其他站距第一站越远，则相应的部分的总线利用下降越多。然而，这对控制系统的效率在总体上没有负面影响，只要第一站可以通过第一部分与其后继站以最佳的时钟频率通信。 
最后，该新的方法和新的系统能够基于统一确定的通信根据“先进/后出”原理(从第一站来看)对各个站实现非常有效的自动的地址分配， 如在下面借助一个优选的实施例进一步描述的那样。由此，省去了大部分的配置开销，其在其他基于地址的系统中是必需的。特别有利的是，数据电报和应答电报至少部分包含安全相关的数据，因为对产生或处理这种安全相关的数据的站的地址分配是安全相关的步骤。基于明确确定的通信结构，也可以在欧洲标准EN 954-1(或根据ISO 13849或IEC/EN 61 508的类似要求)的第3或4类型的意义下故障安全地为安全相关的站分配地址。 
总之，新的方法和新的控制系统因此可以以相对简单并且成本低廉的硬件部件、低的管理开销和配置开销以及高的总线利用来实现。上述的任务被完全解决。 
在本发明的一个优选的扩展方案中，站将数据电报都基本上同时地发送给其相应的后继站。 
有利地，该扩展方案有助于使总线利用在总体上优化。然而，并不需要的是，这些站精确地同时发送数据电报，因为此外涉及独立的数据电报。 
在另一扩展方案中，第二站和最后的站基本上相对于彼此同时地处理接收到的数据电报，以便基本上同时产生各自的应答电报。 
有利地，该扩展方案也有助于优化总线利用并且加速在各个站之间的数据通信。此外，该扩展方案特别良好地适于如下自动化控制系统，其中通常许多步骤必须同步地或至少在时间上彼此协调地来实施。 
在另一扩展方案中，第一站在首次发送数据电报之前产生多个地址分配电报并且将其发送给其后继站，其中借助地址分配电报分别为第二站和最后的站分配唯一的站地址。 
地址分配电报的产生和发送有利地在初始化模式中进行，该初始化模式可以通过用户起动和/或在每次重新激活或电压恢复时自动地起动。可替选地或补充地，在其他的扩展方案中可能的是，各个站具有接口和/或一个或多个开关，借助其可以为相应的站各自地分配地址。优选的扩展方案没有这样的接口和开关也能行，尽管可能的是能够对手动地址分配补充地实现优选的自动地址分配。具有自动地址分配的优选扩展方案能够实现对系统进行更为简单且更为快速的配置。此外，避免由于手动输入引起的故障。此外，可以更为简单且更为成本低廉地将各个站集成到保护类型IP67的壳体中，这使在受喷水或溅水威胁的区域中的使用变得容易。此 外，来自第一站的地址分配电报的使用提供了如下优点：第一站可以获得对所有其他站的控制并且可以简单地避免地址冲突。 
在另一扩展方案中，已获得唯一的站地址的所有第二站将地址分配电报发送给其相应的后继站。 
在该扩展方案中，自动的地址分配在该站的串内从前向后即从第一站的后继站到最后的站进行。在该扩展方案的特别优选的变形方案中，以分配的方式获得地址的每个站将地址确认电报发送给第一站。以此方式可以快速且简单实现故障安全安全的地址分配。 
在另一扩展方案中，每个第二站都具有第一总线端子和独立的第二总线端子，其中每个第二站通过第一总线端子与其前驱站连接而通过第二总线端子与其后继站连接。 
在该扩展方案中，至少每个第二站(优选最后的站也)具有两个独立的接口。优选地，两个总线端子电隔离。因此，第二站可以将数据电报和应答电报同时并且彼此独立地接收和发送。这能够实现快速且灵活的数据通信，并且在各个站的数据电报和应答电报可以长度不同时特别有利。在该扩展方案的一个特别优选的变形方案中，每个总线端子包含独立的控制部件，其产生发送信号。由此，每个站用作转发器，使得可以跨越站之间的相对大的线路长度。 
在另一扩展方案中，总线端子兼容CAN总线。 
在该扩展方案中，CAN总线硬件与通信结构按斗链方式组合。该扩展方案是有利的，因为CAN总线兼容的部件广泛使用并且相应地成本低廉地可供使用。此外，CAN总线部件具有在OSI模型的下层上的集成且可靠的故障避免机制和校正机制，其针对本发明可以非常简单地加以利用。然而对该扩展方案典型的是，由于新的复杂化结构(Komplikationsstruktur)而不使用在CAN总线情况下存在的仲裁可能性。 
在另一扩展方案中，第一站以循环重复的时间间隔发送数据电报，其中每个数据电报包含代码字，其从时间间隔至时间间隔变化，并且其中第二站和最后的站根据随时间变化的代码字产生相应的各自的应答电报。 
当安全相关的数据在第一站和第二站之间交换时，该扩展方案是非常有利的。安全相关的数据在此意义下例如是关于应急关断按键的信息(操作、未操作、未定义)或由此引起的给执行器的关断指令。该扩展方案能 够实现将这种安全相关的数据在唯一的数据线路上传输。借助变化的代码字可能的是，对传输的安全相关的数据就似真性进行检查，即使当数据过了多个时间间隔未改变，这例如在应急关断按键的情况下通常情况如此。 
在另一扩展方案中，第一站为每个第二站和最后的站产生和发送各自的数据电报，其中各自的数据电报针对至少两个不同的站在结构上不同。 
在结构上不同的数据电报尤其是是如下数据电报，其结构和组成不同。例如，其可以是，地址数据在其中一个数据电报中距前面较远，而其在至另一站的数据电报中距后面较远或在任意位置上。地址数据的结构和/或长度、协议数据的数目和使用，譬如校验和(CRC)或在使用变化的代码字的情况下的数据的多样化的多重传输可以是结构差异的理由。该扩展方案利用新通信结构的有利的可能性，其由如下方式形成：这些站不必分享共同的数据帧，而是通过独立的数据电报通信。 
应理解的是，上面所提及的和下面还要阐述的特征不仅可以以所说明的组合来使用而且也可以以其他组合或者单独地来使用，而未脱离本发明的范围。 
本发明的实施例示出在附图中并且在以下的说明中进一步阐述。其中： 
图1示出了新的控制系统的一个优选的实施例的简化的视图， 
图2示出了用于阐述在根据图1的控制系统中的循环数据通讯的示意图，以及 
图3示出了在根据新方法的数据通信期间的稍后时刻的来自图1的控制系统。 
在图1中，新的控制系统的一个实施例在其总体上以附图标记10表示。控制系统10在此用于保护机器人12，机器人12的运动由于机器人12的速度和质量而对人员而言会是危险。典型地，这种机器人借助固定的保护栅栏和运动的保护门、光栅和类似的接近保护部(Zugangssicherung)以及借助应急关断按键来保护。出于简单的原因，在图1中仅仅示出了应急关断按键14。在附图标记16和18的情况下分别示出了接触器(Schuetz)。接触器16、18的工作接触部彼此串联地设置在用于驱动机器人12的电流供给路径中。在操作应急关断按键14时、在打开安全门时或在穿过光栅时，机器人12必须借助接触器16、18以故障安全的方式关断。“以故障安全的方式”在该情况下表示，即使在控制 系统10内出现故障，也不失去安全功能。例如可能的是，接触器16的工作接触器由于以前的开关过程而熔合并且无法再打开。然而该故障并不导致安全性的丧失，因为电流供给的中断通过接触器18的工作接触部还是可能的。类似地，可以通过冗余和/或集成的测试功能实现对控制系统10的其他部件所需的单故障安全性(Einfehlersicherheit)。 
图1为了简化而仅仅示出了用于保护机器人12的控制系统，而未示出控制机器人12的工序的控制系统。基本上，两个控制系统可以以一个控制单元实施。然而在许多情况下，到目前为止将独立的控制单元用于安全功能，该控制单元在此以附图标记20示出。控制单元20在优选的实施例中故障安全地构建，这在此简化地借助两个冗余的处理器22a、22b示出，这两个处理器将整个运行冗余地实施并且彼此比较。后者借助箭头24来象征性地表示。 
用附图标记26表示所谓的总线模块，其可以集成在控制单元20中或者作为独立的组件与控制单元20相连。在所示的实施例中，总线模块26是在自己的壳体中的组件，该壳体可以固定在控制单元20的壳体上。总线模块26在该实施例中是本发明的意义下的第一站。 
借助附图标记28、30、32和34表示其他站，其中站34在此是本发明的意义下的最后的站。站28至34分别具有两个总线端子36、38，其电隔离并且可以彼此独立地来使用。总线模块26和站28至34通过线路段40按从站到站的方式连接成站的串41。例如，第一线路段40a将总线模块26的总线端子(在此是唯一的)36与站28的第一总线端子36相连。第二线路段40b将站28的第二总线端子38与后继的站30的第一总线端子36相连。包括总线模块26的所有站因此通过点对点连接与至少一个并且最多两个相邻站连接。站28是总线模块26的后继站并且是站30的前驱站。在此没有站与多于两个其他站相连。 
站28至34在此是分布式的输入输出单元，用于连接包括手动操作的报告设备的传感器、譬如应急关断按键14，以及用于连接执行器，譬如接触器16、18。在优选的实施例中，站28至34容纳在根据保护类型IP67的壳体中并且因此防止喷水或甚至防止溅水。在另一实施例中，站28至34可以是插接模块，其被插接到模块支承体上，或其可以容纳在其他壳体结构形式中。 
每个站28至34在此具有接口部件42，其与两个总线端子36、38相连。接口部件42在优选的实施例中是微控制器或ASIC(专用集成电路)， 其能够执行限定的信号处理步骤或者数据处理步骤，其用于准备传感器数据用于发送给控制单元20并且处理控制单元20的执行器数据，以便根据其激励执行器譬如接触器16、18。 
每个站28至34具有多个连接插座44，传感器和/或执行器可以连接到这些连接插座上。在根据图1的实施例中，应急关断按键14通过馈线46和回线48连接到连接插座44上。通过回线46将时钟信号50传输给应急关断按键14，该时钟信号通过回线48被读回。以此方式，站32可以确定应急关断按键14的操作状态并且借助数据电报告知控制单元20。 
根据该新的方法，总线模块26产生多个独立的数据电报52，其根据斗链的方式从一个站传递给下一个站。在图1中，第一数据电报52a从总线模块26通过第一线路段40a发送给站28。站28将同一数据电报52a传递给站30。站30将同一数据电报52a不加改变地发送给紧接着的站32。在相同时刻，即在相同的时间间隔中，站28将第二数据电报52b发送给站30。同样，在相同时刻，总线模块26将第三数据电报52c发送给站28.总计，总线模块26在该实施例中产生了四个独立的数据电报(在图1中并未示出第四数据电报)并且将其在四个相继的时间间隔中发送给这些站的串41。每个数据电报52包含地址域54，在其中包含地址(在此未特别示出)，其与站地址56相关。在根据图1的实施例中，站28具有地址001，站30具有地址010，站32具有地址011，并且站34具有地址100。在优选的实施例中，对站28至34的地址分配借助地址分配电报58来进行，其在图1中仅仅以点线示出，因为地址分配在图1所示的发送数据电报52之前进行。 
在一个特别优选的实施例中，每个数据电报52还包含代码字60，其从时间间隔至时间间隔变化。在一个实施例中，代码字60分别在完整的通信循环结束之后改变，这以下参照图2更为详细地阐述。在其他实施例中，代码字以更大的或者更小的时间间隔被控制单元改变。 
图2示出了圆64，其象征性地表示一个完整的通信循环。通信循环64以第一时间间隔66a开始，其中总线模块26将第一数据电报52a发送给其后继站，即站28。另外的站30至34在该时间间隔66a中不发送数据电报52，在这种“未被利用的”时间间隔中在各个站之间应进行直接的横向通信，这在本发明的实施例中完全可能。然而在一个优选的实施例中，在各个站之间没有发生这种横向通信。 
在第二时间间隔66b中，站28将所接收的数据电报52a进一步发送 给站30。此外，站28在同一时间间隔66a中从总线模块26接收第二数据电报52b。在第三时间间隔66c中，三个数据电报52a、5ab、52c在站26、28、30和32之间的不同的线路段上在途中。在第四时间间隔66d中，总线模块26将第四数据电报发送给站28，而最后的站34获得第一数据电报52a。在与第二站加上最后的站的数目对应的数目的时间间隔66a至66d之后，于是每个站都接收到编址到其上的数据电报52。在根据图1的优选的实施例中，各个站28至34分别根据在数据电报52中的地址域54识别数据电报是否编址到其本身上。对此可替选地，在另外的实施例可能的是，这些站识别其在站的串内的相应位置并且计数所传递的数据电报52的数目，以便以此方式识别数据电报是否编址到其本身上。在这种实施例中可能的是，省去在数据电报52中的明确的地址域54，因为从数据电报的数目中隐含地得出了地址。 
在每个站接收到编址到其上的数据电报之后，站28至34基本上同时处理所接收到的数据电报。为数据处理所需的时间在图2中为了清楚性而未示出。接着，每个站28至34将编址到第一站26上的应答电报70发送给其前驱站。该情况在图3中示出。在第一应答间隔66e中，最后的站34将其应答电报70a发送给其前驱站32。在相同的间隔中，站28将其应答电报70d发送给总线模块26并且由此发送给控制单元20。在下一时间间隔66f中，总线模块26接收站30的应答电报70c。在接下来的时间间隔66g中，总线模块26接收站32的应答电报70b。在通信循环64的最后的时间间隔66h中，总线模块26接收最后的站34的应答电报70a。现在可以开始新的通信循环64，这在图2中以箭头72示出。 
第一站26的地址可以隐含地包含在应答电报70中，因为第一站26的地址已从应答电报70的发送方向或接收方向得到。然而第一站也可以具有唯一的地址，如地址000。于是基本上并不必需的是：应答电报70包含明确的地址信息，以便编址第一站26。 
第一线路段40a(第一总线段)在该方法中在没有较大的等待时间的情况下最佳地加以利用，因为在整个通信循环64期间通过该线路段40a传输数据电报和应答电报。换言之，在每个时间间隔66中都通过第一线路段40a传输数据电报或者应答电报。第二线路段40b有些较不充分利用，因为在第一时间间隔66a中和在最后的时间间隔66h中不通过该线路段40b传输数据电报或应答电报。在所有其他时间间隔66中，进行电报的传输。线路段或者总线段距离第一站26越远，则在该段上的总线利用就 越小，然而这并不是缺点，因为第一线路段40a最优地被利用可以与总线模块26或者控制单元20的处理速度相匹配。 
第一站26在第一时间间隔66a中于是将数据电报52a发送给最后的站34。接着，站26发送另外的数据电报，其以与距第一站的距离相反的顺序编址到第二站上。所有站28至34在此基本上同时地将应答电报70发送给第一站26，其中应答电报70基于不同的距离而在相继的时间间隔66e至66h中抵达第一站26。与如在Interbus或类似方法的情况下所使用的共同的数据帧相反，数据通信借助分立的、彼此独立的并且各自编址的数据电报和应答电报来进行。基本上可能的是，第一站26并不在每个通信循环64中对每个其他站28至34编址，使得站28至34在彼此相异的循环中可以被询问。这实现了总线利用还更为各自地与控制系统的特性匹配。 
在优选的实施例中，每个站28至34分配有唯一的地址56。优选地，这借助地址分配电报58在初始化模式中进行，该初始化模式可以手动地起动，或者非常有利地在电压恢复时自动地起动。在初始化模式中，第一站26将第一地址分配电报58发送给其后继站28。当后继站28尚未以分配方式获得地址时，其采用包含于地址分配电报58的地址(在此为地址001)并且通过给第一站26的确认电报来确认地址采用。接着，第一站26将带有另外(其他)的地址的另一地址分配电报发送给其后继站28。由于后继站28已经以分配方式获得地址，所以其将地址分配电报58转发给后继的站30。站30采用地址并且确认地址分配。以此方式，串的所有站都顺序地获得唯一的地址，其在最简单的情况下对应于相应站在该串内的位置。基于确认电报，第一站26获悉了连接有多少后继站。在安全相关的站中，所分配的地址可以有利地借助另外的电报通讯来验证。 
如上面已明确表示的那样，新的方法和新的装置是灵活的，使得编址到不同的站34、32上的数据电报52a、52b可以在结构上彼此不同，这在图1中借助两个数据电报52a、52b象征性地示出。 
在该优选的实施例中，站28至34以代码字60将其给第一站26的发送数据编码，该代码字由第一站26借助每个数据电报52来发送。在该优选的实施例中，第一站在每个新通信循环64中改变代码字。附加地，站28至34在优选的实施例中也发送未编码的信息，某种程度上即以“纯文本”来发送。以此方式，第一站26两次获得其他站的数据并且可以借助不同的传输方式(纯文本和变化编码的)进行似真性检验。尤其是借助变 化的代码字可能的是，发现stuck-at(固定型)故障，即使各个站的数据经过多个时间间隔保持相同。在这些实施例中，控制系统10特别良好地适用于安全相关的过程的控制。用于借助随时间变化的代码字60编码数据的其他细节在DE 103 20 522A1中予以描述，其在此通过引用全面结合与此。 

Claims (10)

1.一种用于在自动化控制系统(10)中传输数据的方法，其中该控制系统具有多个空间分布的站(26-34)，其中所述站按从站到站的方式连接成站的串(41)，其中该串具有第一站(26)，至少一个第二站(28-32)和最后的站(34)，其中第一站(26)和每个第二站(28-32)在该串(41)中具有后继站，并且其中每个第二站(28-32)和最后的站(34)在该串(41)中具有前驱站，该方法具有如下步骤：
-第一站(26)产生如下数目的独立数据电报(52)，该数目等于所述第二站(28-32)加上最后的站(34)的数目，其中每个数据电报(52)编址到所述站(28-34)的恰好一个上，
-第一站(26)将数据电报(52)以限定的时间间隔单个地发送给其后继站(28)，其中数据电报(52)以这些站的相反的顺序编址；
-每个第二站(28-32)从其相应的前驱站接收数据电报(52)并且以斗链方式将所接收的数据电报(52)发送给其相应的后继站，直至该第二站获得编址到其本身的数据电报(52)，
-所述第二站(28-32)和最后的站(34)分别产生各自的编址到第一站(26)的应答电报(70)，并且将各自的应答电报(70)按斗链方式发送给其相应的前驱站，
其中，所述站(26-34)将数据电报(52)都基本上同时地发送给其相应的后继站。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二站(28-32)和最后的站(34)将所接收的数据电报(52)基本上相对于彼此同时地进行处理，以便基本上同时产生各自的应答电报(70)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一站(26)在首次发送数据电报(52)之前产生多个地址分配电报(58)并且发送给所述第一站的后继站(28)，其中所述第二站(28-32)和最后的站(34)分别根据地址分配电报(58)分配有唯一的站地址(56)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所有已经获得唯一的站地址(56)的第二站(28-32)都将所述地址分配电报(58)发送给其相应的后继站。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个第二站(28-32)具有第一总线端子和相对所述第一总线端子独立的第二总线端子(36，38)，其中每个第二站(28-32)通过第一总线端子(36)与其前驱站相连而通过第二总线端子(38)与其后继站相连。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，总线端子(36，38)与CAN总线兼容。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一站(26)以循环重复的时间间隔(66)发送数据电报(52)，其中每个数据电报(52)包含代码字(60)，其从时间间隔至时间间隔变化，并且其中所述第二站(28-32)和最后的站(34)根据随时间变化的代码字(60)产生相应的各自的应答电报(70)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一站(26)针对每个第二站(28-32)和针对最后的站(34)产生和发送各自的数据电报(52)，其中各自的数据电报(52)针对至少两个不同的站(32，34)在结构上不同。
9.一种具有多个空间分布的站(26-34)的控制系统，所述站中的至少一些站具有用于连接传感器(14)的输入端子(44)或用于连接执行器(16，18)的输出端子，其中所述站(26-34)按从站到站的方式连接成站的串(41)，其中该串(41)具有第一站(26)，至少一个第二站(28-32)和最后的站(34)，其中第一站(26)和每个第二站(28-32)在该串(41)中具有后继站，并且其中每个第二站(28-32)和最后的站(34)在该串(41)中具有前驱站，并且其中
-第一站(26)构建为产生如下数目的独立数据电报(52)，该数目等于所述第二站(28-32)加上最后的站(34)的数目，其中每个数据电报(52)编址到所述站(28-34)的恰好一个上，
-第一站(26)还构建为将数据电报(52)以限定的时间间隔(66)单个地发送给其后继站(28)，其中数据电报(52)以所述站的相反的顺序编址，
-每个第二站(28-32)构建为从其相应的前驱站接收数据电报(52)并且按斗链方式将所接收的数据电报(52)发送给其相应的后继站，直至所述每个第二站获得编址到其本身的数据电报(52)，以及
-所述第二站(28-32)和最后的站(34)分别构建为产生编址到第一站(26)的各自的应答电报(70)，并且将各自的应答电报(70)以斗链方式发送给其相应的前驱站，
其中，所述站(26-34)将数据电报(52)都基本上同时地发送给其相应的后继站。
10.一种用于根据权利要求9所述的控制系统(10)的分布式外围设备，该外围设备具有：多个用于连接传感器(14)和/或执行器(16，18)的端子(44)；第一总线端子和相对所述第一总线端子独立的第二总线端子(36，38)；以及接口部件(42)，该接口部件构建为将分布式外围设备作为在根据权利要求9所述的控制系统(10)中的第二站或最后的站(28-34)来驱动。
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