CN110635964A - 用于在总线通信时进行错误处理的方法以及总线通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在按照总线协议在第一与第二总线成员之间进行总线通信时进行错误处理的方法。在该方法中的总线协议定义了至少一个针对错误的总线错误代码和具有总线数据域的总线消息。如果第一总线成员识别出错误，则实施如下步骤。第一总线成员将补充有总线错误代码的对错误的错误标识存储在第一总线成员中，产生第一总线消息并且将总线错误代码写入到第一总线消息的总线数据域中。第二总线成员通过总线错误代码触发地产生第二总线消息，该第二总线消息具有用于传送错误标识的询问。第一总线成员通过该询问触发地产生第三总线消息，并将存储的错误标识写入到第三总线消息的总线数据域中。第二总线成员通过分析总线错误代码和错误标识来标识错误。

Description

用于在总线通信时进行错误处理的方法以及总线通信系统
技术领域
本发明涉及一种用于在按照总线协议在第一总线成员与第二总线成员之间进行总线通信时进行错误处理的方法。在该方法中的总线协议定义了至少一个针对错误的总线错误代码和具有总线数据域的总线消息。如果第一总线成员识别出错误，则实施如下步骤。第一总线成员产生第一总线消息并且将总线错误代码写入到第一总线消息的总线数据域中。第一总线消息从第一总线成员传送到第二总线成员。第二总线成员通过分析总线错误代码来标识错误。
另一方面，本发明也涉及一种总线通信系统，该总线通信系统具有第一总线成员、第二总线成员和总线。第一总线成员和第二总线成员被构造用于按照总线协议彼此间通过总线来进行总线通信。如在该方法中那样，总线协议定义了至少一个针对错误的总线错误代码和具有总线数据域的总线消息。第一总线成员被构造用于识别错误，而且被构造用于通过识别出错误来触发地产生第一总线消息并且将总线错误代码写入到第一总线消息的总线数据域中。第二总线成员被构造用于通过分析总线错误代码来标识错误。
背景技术
具有总线成员的总线通信系统例如被用在过程自动化中。过程自动化致力于工业过程的自动化，诸如生产过程的自动化。工业过程通过执行器来影响并且通过传感器来监控。执行器例如是调整机构和阀门，而传感器例如是流量计、料位计、温度计、压力计、分析测量仪、气体测量仪或者蒸汽测量仪。流量计例如是磁感应流量计，用于测量经过测量管的介质的流量。对工业过程的控制通过控制和/或管理系统借助于执行器和传感器来实现。通过由控制和/或管理系统对执行器和传感器的集中的可控制性才可能合理地进行过程自动化。
为了进行控制，需要一方面传感器和执行器与另一方面控制和/或管理系统之间进行通信。传感器与执行器彼此间常常也需要进行通信。因此，工业设施的传感器、执行器和控制和/或管理系统大多构造为总线成员，这些总线成员通过总线来彼此间进行通信并且以这种方式构成总线通信系统。总线需要传输介质，该传输介质优选地是有线的，即具有电导体。通信是对数据、即信息的传送。这些数据可以是有效数据、诸如测量值和参数值，或者可以是指令，诸如如下指令：执行测量来确定测量值、设置用于将测量仪校准的参数值或者传送总线消息。优选地，传感器和执行器也构造为现场设备。总线成员具有总线接口，用于连接到总线上并且用于通过总线进行通信。
按照总线协议来进行在总线成员之间的总线通信。总线协议定义了具有总线数据域的总线消息。在总线数据域内，任意的数据在总线成员之间被传送。在总线数据域内的数据例如是有效数据或者指令。例如，第一总线成员将数据写入到总线消息的总线数据域中，接着该总线消息从第一总线成员传送到第二总线成员，第二总线成员从总线数据域中读取数据并且对这些数据进行处理。对总线消息的写入、传输和读取在总线协议中定义。对所读出的数据的处理例如留给总线成员的设计。
因为在传送总线消息时以及也在处理总线消息时出现错误，所以需要错误处理，对错误的标识尤其也属于此。为此，总线协议定义了至少一个总线错误代码。按照该定义，总线错误代码被分配给错误。如果一个总线成员识别出错误，则该总线成员将被分配给该错误的错误代码写入到总线消息的总线数据域中。该总线成员构造为：识别错误并且将属于所识别出的错误的总线错误代码写入到总线消息的总线数据域中。在将这种总线消息传送给另一总线成员之后，该另一总线成员通过分析在该总线消息的总线数据域内的总线错误代码来标识错误。错误是非期望的偏差，并且例如在经由总线来传输总线消息时在该总线消息中出现或者在总线成员中处理总线消息时出现。
然而从现有技术公知的总线协议给不同的错误分配同一总线错误代码和/或根本没有给所有错误都分配一个总线错误代码。如果不同的错误分配有同一总线错误代码，则借助于总线错误代码对错误的标识不明确、即不精确。如果有错误没有分配总线错误代码，则该错误也不能借助于总线错误代码来标识。因此，被总线成员识别出的错误不能明确或者完全不能被另一总线成员通过分析总线错误代码来标识，由此损害到错误处理。给总线协议补充其它总线错误代码常常不可能，以便不损害总线协议的兼容性。
发明内容
因而，本发明的任务是说明一种用于在总线通信时进行错误处理的方法和一种总线通信系统，其中该错误处理与现有技术相比被改善而且该方法与总线协议兼容。尤其是当改善了对错误的标识时，才得到改善。例如当能标识其它错误和/或能更精确地标识错误时，对错误的标识被改善。
该任务在所描述类型的方法中通过按照专利权利要求1的教导来解决。按照该教导，如果第一总线成员识别出开头提到的错误，则实施如下方法步骤。
在第一方法步骤中，第一总线成员将补充有总线错误代码的对错误的错误标识存储在第一总线成员中，产生第一总线消息并且将总线错误代码写入到第一总线消息的总线数据域中。
在第二方法步骤中，第一总线消息从第一总线成员传送到第二总线成员。
在第三方法步骤中，第二总线成员通过总线错误代码触发地产生第二总线消息，该第二总线消息具有用于传送错误标识的询问。
在第四方法步骤中，第二总线消息从第二总线成员传送到第一总线成员。
在第五方法步骤中，第一总线成员通过该询问触发地产生第三总线消息，而且将所存储的错误标识写入到第三总线消息的总线数据域中。
在第六方法步骤中，第三总线消息从第一总线成员传送到第二总线成员。
在第七方法步骤中，第二总线成员通过分析总线错误代码和错误标识来标识错误。
这些方法步骤都使用了现有的总线协议。所有总线消息，尤其是第一、第二和第三总线消息都是按照总线协议的总线消息。当第一总线成员已经识别出错误时，即在第一总线成员已经识别出错误之后，实施所描述的方法步骤。这些方法步骤的时间顺序通过相应的方法步骤的相应前提条件而得到。
相对于从现有技术公知的用于进行错误处理的方法，按照本发明的方法具有不同的优点。错误标识不受总线协议的限制。该方法基于现有的总线协议并且与该总线协议兼容。不需要在总线协议方面的改变和/或补充。该方法能够实现对在总线协议中没有规定的错误的错误标识。该方法也能够实现比在总线协议中规定的错误标识更精确的错误标识。
即使只谈及一个总线错误代码和一个错误，该方法也并不限于此。更确切地说，该方法也适合于多个总线错误代码和错误。例如，第一总线成员相继识别出不同的错误。接着，这些错误中的每个错误都被分配有所属的总线错误代码，而且相对应的错误标识被存储。这些错误中的每个错误都触发所描述的方法。
在按照本发明的方法的一个设计方案中规定：错误由询问-总线消息引起，该询问-总线消息从第二总线成员传送给第一总线成员。在时间上，询问-总线消息在第一总线消息之前。该询问-总线消息是按照总线协议的另一总线消息。询问-总线消息例如通过以下方式而引起错误：在总线数据域中包含数据，这些数据包含对于第一总线成员来说错误的有效数据或者错误的指令。
在另一设计方案中规定：在传送第三总线消息之后将所存储的错误标识删除。在另一设计方案中规定：如果紧接着第一总线消息之后的总线消息不包含有关传送错误标识的询问，则将所存储的错误标识删除。上文的两个设计方案确保，尤其是彼此相结合地确保：总是存储属于出现的错误的错误标识。
在另一设计方案中规定：在分析的框架内报告错误标识。例如，通过由显示装置、诸如照明装置或者显示器来显示错误标识来实现对错误标识的报告。
在另一设计方案中规定：第二总线成员实施用于对错误进行补偿的措施。用于进行补偿的措施在分析的框架内进行而且紧接着对错误的标识。优选地，这些措施与所标识出的错误匹配。如果能从错误标识得知在传送总线消息时已经出现错误，则按照第一措施，重新传送该总线消息。
在另一设计方案中规定：如果在分析时标识出对第一和/或第二总线成员的正常功能造成损害的错误，则第一总线成员和/或第二总线成员进入到安全状态下。因为由第二总线成员来进行对错误标识的分析，所以也由第二总线成员来标识对第一和/或第二总线成员的正常功能造成损害的错误。例如当总线成员之一不再将总线协议付诸实施时，总线成员的正常功能不再存在。总线成员的安全状态尤其是无能量的、即被切断的状态。
在另一设计方案中规定：在产生第三总线消息时，在总线数据域内布置第一总线数据字段和第二总线数据字段；错误标识的第一部分被存放在第一总线数据字段内并且错误标识的第二部分被存放在第二总线数据字段内；而且错误标识的第二部分对错误标识的第一部分进一步进行确定。将错误标识划分成第一部分和第二部分是有利的，因为以这种方式得出对错误标识的高效的分析。这样，对于粗略的第一错误标识来说仅仅分析第一总线数据字段，而如果需要更精确的错误标识，则也分析第二总线数据字段。
错误常常涉及对在存储器中的数据的访问。该存储器例如是在第一总线成员中的存储器。因此，在另一设计方案中规定：在产生第三总线消息时，在第三总线消息的总线数据域内布置地址-总线数据字段，而且在该地址-总线数据字段中存放数据在存储器中的地址。如果错误现在涉及对在存储器中的数据的访问而且给该错误分配与此相应的错误标识，则在分析总线数据域内的错误标识时也分析该地址-总线数据字段。以这种方式，如果错误涉及存储器，则对这些错误的简单标识是可能的。
在另一设计方案中规定：将Modbus协议实现为总线协议。Modbus协议本来就适合作为总线协议，因为Modbus协议只定义了小数目的总线错误代码。在Modbus协议中，总线错误代码0x04“Server Device Failure（服务器设备故障）”尤其适合作为总线错误代码，该总线错误代码促使第二总线成员产生第二总线消息。因为该总线错误代码按照Modbus协议在多个错误的情况下被规定，由此损害到对这些错误的标识。
该任务也在所描述类型的总线通信系统中通过按照专利权利要求11的教导来解决。
按照该教导，第一总线成员一方面构造为：通过识别出错误来触发地将补充有总线错误代码的对错误的错误标识存储在第一总线成员中；而另一方面构造为：通过接收到在第二总线消息中的询问来触发地产生第三总线消息并且将错误标识写入到第三总线消息的总线数据域中。此外，第二总线成员一方面构造为：通过接收到在第一总线消息中的总线错误代码来触发地产生第二总线消息，该第二总线消息具有用于传送错误标识的询问；而另一方面构造为：通过分析总线错误代码和错误标识来标识错误，用于进行错误处理。
在按照本发明的总线通信系统的一个设计方案中规定：该总线通信系统被构造用于实施之前描述的方法之一。
关于该方法的实施方案相对应地适用于总线通信系统，而且反之亦然。
附图说明
详细地给出对用于错误处理的方法和总线通信系统进行设计和扩展的多种可能性。为此，不仅参阅专利权利要求1和11的专利从属权利要求，而且参阅随后结合附图对优选实施例的描述。在附图中抽象地：
图1示出了总线通信系统的一个实施例；
图2示出了按照总线协议的总线消息；而
图3示出了方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了被用在过程自动化中的总线通信系统1的一个实施例。该总线通信系统具有第一总线成员2、第二总线成员3和有线的总线4。第一总线成员2是磁感应流量计，构造为现场设备而且具有存储器5。第二总线成员3是管理系统而且具有显示器6。第二总线成员3控制第一总线成员2。
第一总线成员2和第二总线成员3被构造用于按照Modbus协议彼此间通过总线4来进行总线通信。按照Modbus协议，第一总线成员2是服务器而第二总线成员3是客户端。Modbus协议一方面定义了总线错误代码而另一方面定义了总线消息。按照Modbus协议的总线错误代码是总线错误代码0x04“Server Device Failure（服务器设备故障）”该总线错误代码被分配给不同的错误，因此仅仅基于总线错误代码来对错误的标识对于错误处理来说不明确。由此，损害到错误处理。每个总线消息7都具有总线数据域8，参见图2。在总线数据域8中，任意的数据在第一总线成员2与第二总线成员3之间被传送。在总线数据域8内的数据例如是有效数据或者指令。
第一总线成员2被构造用于识别错误，而且被构造用于通过识别出错误来触发地产生第一总线消息9，参见图2，而且将属于所识别出的错误的总线错误代码写入到第一总线消息9的总线数据域8中。例如，涉及如下错误，该错误按照Modbus协议分配有总线错误代码0x04。第二总线成员3构造为：只要按照Modbus协议可能的话，就通过分析总线错误代码来标识错误。
此外，第一总线成员2构造为：通过识别出错误来触发地将补充有总线错误代码的对错误的错误标识存储在第一总线成员2中；而且构造为：通过接收到在第二总线消息10（参见图2）中的询问来触发地产生第三总线消息11（参见图2）并且将错误标识写入到第三总线消息11的总线数据域8中。第一、第二和第三总线消息都是按照Modbus协议的总线消息。
此外，第二总线成员3构造为：通过接收到第一总线消息9中的总线错误代码来触发地产生第二总线消息10，该第二总线消息具有用于传送错误标识的询问；而且构造为：通过分析总线错误代码和错误标识来标识错误，用于进行错误处理。通过借助于错误标识进一步进行标识，比仅仅利用总线错误代码更精确地标识错误。
在当前的实施例中，在总线通信系统1运行时，询问-总线消息12（参见图2）首先从第二总线成员3传送到第一总线成员2。询问-总线消息12是按照Modbus协议的另一总线消息。该询问-总线消息在总线数据域8内包含第二总线成员3对第一总线成员2的指令：将在第一总线成员2的存储器5中的某个地址处的测量值传送给第二总线成员3。然而，在当前情况下，在该地址处没有存储测量值，因此询问-总线消息12引起在第一总线成员2中的错误。按照Modbus协议，给该错误分配总线错误代码0x04。
在运行时，总线通信系统1以如下的方法步骤来实施用于进行错误处理的方法，参见图3：
在第一方法步骤17中，第一总线成员2识别出错误。该识别包括：将总线错误代码0x04分配给该错误。
在第二方法步骤18中，又由第一总线成员2将补充有总线错误代码的对错误的错误标识存储在第一总线成员2中，产生第一总线消息9（参见图2）并且将总线错误代码写入到第一总线消息9的总线数据域8中。
在第三方法步骤19中，第一总线消息9从第一总线成员2传送到第二总线成员3。
在第四方法步骤20中，第二总线成员3通过总线错误代码触发地产生第二总线消息10（参见图2），该第二总线消息具有用于传送错误标识的询问。
在第五方法步骤21中，第二总线消息10从第二总线成员3传送到第一总线成员2。
在第六方法步骤22中，第一总线成员2通过该询问触发地产生第三总线消息11（参见图2），而且将所存储的错误标识写入到第三总线消息11的总线数据域8中。
在当前情况下，错误标识具有第一部分和第二部分，其中第二部分对第一部分进一步进行确定。相对应地，在产生第三总线消息11（参见图2）时，在总线数据域8中布置第一总线数据字段13和第二总线数据字段14。错误标识的第一部分被存放在第一总线数据字段13内而错误标识的第二部分被存放在第二总线数据字段14内。因为错误涉及对存储器5中的数据的访问，所以在产生第三总线消息11时在总线数据域8中也布置地址-总线数据字段15，而且在该地址-总线数据字段13内存放数据在存储器5中的地址。
在第七方法步骤23中，第三总线消息11从第一总线成员2传送到第二总线成员3。
在第八方法步骤24中，第一总线成员2在传送第三总线消息11之后将之前存储的错误标识删除。
在第九方法步骤25中，第二总线成员3通过分析总线错误代码和错误标识来标识错误。将错误标识划分成第一部分和第二部分是有利的，因为以这种方式得出对错误标识的高效的分析。这样，在分析第一总线数据字段13之后已经可能进行粗略的错误标识。接着，在分析第二总线数据字段14之后得到更精确的错误标识。在分析在总线数据域8内的错误标识时，也分析地址-总线数据字段15。以这种方式，对错误的简单的标识是可能的，因为地址已知。在总线数据域8内的该错误标识不受Modbus协议的限制。因此，可能比在Modbus协议中规定的错误标识实现对错误的更精确的错误标识。该方法基于现有的Modbus协议并且与该Modbus协议兼容。不需要在Modbus协议方面的改变和/或补充。按照Modbus协议来传送总线消息。
在第十方法步骤26中，第二总线成员3实施用于对错误进行补偿的措施。在分析的框架内实现用于进行补偿的措施。在当前情况下，另一询问-总线消息16（参见图2）从第二总线成员3传送给第一总线成员2，该另一询问-总线消息具有经修正的地址。
在第十一方法步骤27中，在分析的框架内，通过以显示器6的形式的显示装置来报告错误标识和地址。这用于对用户的通报。
在第十二方法步骤28中，如果用于对错误进行补偿的措施没有成功，则第二总线成员3使第一总线成员2进入到安全状态下。因为接着第二总线成员3对错误进行评价，使得第一总线成员2的正常功能不受该错误损害。在当前情况下，通过关断第一总线成员2来达到安全状态。
附图标记
1. 总线通信系统
2. 第一总线成员
3. 第二总线成员
4. 总线
5. 存储器
6. 显示器
7. 总线消息
8. 总线数据域
9. 第一总线消息
10. 第二总线消息
11. 第三总线消息
12. 询问-总线消息
13. 第一总线数据字段
14. 第二总线数据字段
15. 地址-总线数据字段
16. 其它询问-总线消息

Claims (12)

1. 一种用于在按照总线协议在第一总线成员（2）与第二总线成员（3）之间进行总线通信时进行错误处理的方法，
其中所述总线协议定义了至少一个针对错误的总线错误代码和具有总线数据域（8）的总线消息（7、9、10、11、12、16），而且
其中如果所述第一总线成员（2）识别出所述错误，则
- 所述第一总线成员（2）将补充有总线错误代码的对所述错误的错误标识存储在所述第一总线成员（2）中，产生第一总线消息（9）并且将所述总线错误代码写入到所述第一总线消息（9）的总线数据域（8）中；
- 所述第一总线消息（9）从所述第一总线成员（2）传送到所述第二总线成员（3）；
- 所述第二总线成员（3）通过所述总线错误代码触发地产生第二总线消息（10），所述第二总线消息具有用于传送所述错误标识的询问；
- 所述第二总线消息（10）从所述第二总线成员（3）传送到所述第一总线成员（2）；
- 所述第一总线成员（2）通过所述询问触发地产生第三总线消息（11），而且将所存储的错误标识写入到所述第三总线消息（11）的总线数据域（8）中；
- 所述第三总线消息（11）从所述第一总线成员（2）传送到所述第二总线成员（3）；而且
- 所述第二总线成员（3）通过分析所述总线错误代码和所述错误标识来标识所述错误。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述错误由询问-总线消息（12）引起，所述询问-总线消息从所述第二总线成员（3）传送到所述第一总线成员（2）。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所存储的错误标识在传送所述第三总线消息（11）之后被删除。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，如果紧接着所述第一总线消息（9）之后的总线消息不包含有关传送所述错误标识的询问，则将所存储的错误标识删除。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在分析的框架内，报告所述错误标识。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述第二总线成员（3）实施用于对所述错误进行补偿的措施。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，如果在分析时标识出对所述第一总线成员（2）和/或所述第二总线成员（3）的正常功能造成损害的错误，则所述第一总线成员（2）和/或所述第二总线成员（3）进入到安全状态下。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，
在产生所述第三总线消息（11）时，在所述总线数据域（9）中布置第一总线数据字段（13）和第二总线数据字段（14），
所述错误标识的第一部分被存放在所述第一总线数据字段（13）内而所述错误标识的第二部分被存放在所述第二总线数据字段（14）内，而且
所述错误标识的第二部分对所述错误标识的第一部分进一步进行确定。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其中所述错误涉及对存储器（5）中的数据的访问，其特征在于，在产生所述第三总线消息（11）时，在所述总线数据域（8）中布置地址-总线数据字段（15），而且在所述地址-总线数据字段（15）内存放数据在存储器（5）中的地址。
10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，将Modbus协议实现为所述总线协议。
11.一种总线通信系统（1），其具有第一总线成员（2）、第二总线成员（3）和总线（4），
其中所述第一总线成员（2）和所述第二总线成员（3）被构造用于按照总线协议彼此间通过所述总线（4）来进行总线通信，
其中所述总线协议定义了至少一个针对错误的总线错误代码和具有总线数据域（8）的总线消息（7、9、10、11、12、16），
其中所述第一总线成员（2）被构造用于识别所述错误，而且被构造用于通过识别出所述错误来触发地产生第一总线消息（9）并且将所述总线错误代码写入到所述第一总线消息（9）的总线数据域（8）中，
其中所述第二总线成员（3）构造为：通过分析所述总线错误代码来标识所述错误，
其特征在于，
所述第一总线成员（2）构造为：通过识别出所述错误来触发地将补充有所述总线错误代码的对所述错误的错误标识存储在所述第一总线成员（2）中；而且构造为：通过接收到在第二总线消息（10）中的询问来触发地产生所述第三总线消息（11）并且将所述错误标识写入到所述第三总线消息（11）的总线数据域（8）中，
所述第二总线成员（3）构造为：通过接收到所述第一总线消息（9）中的总线错误代码来触发地产生所述第二总线消息（10），所述第二总线消息具有用于传送所述错误标识的询问；而且构造为：通过分析所述总线错误代码和所述错误标识来标识所述错误，用于进行错误处理。
12.根据权利要求11所述的总线通信系统（1），其特征在于，所述总线通信系统（1）被构造用于实施根据权利要求2至10之一所述的方法。
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