CN110663222A - 处理过程数据 - Google Patents

Abstract

描述用于处理过程数据(P1、P2、P3)的方法，所述处理通过本地总线(6)的、尤其环型总线的数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)实现，所述方法包括：在数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)上接收至少一个指令列表(17、18、19)，其中，所述指令列表(17、18、19)具有用于处理过程数据(P1、P2、P3)的指令组；将所述至少一个指令列表(17、18、19)存储在存储器(25)上；在数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)上接收指令列表索引ILI；当ILI配属于存储的指令列表时，基于所接收的ILI选择所述至少一个存储的指令列表(17、18、19)中的一个指令列表；以及通过数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)执行所选择的指令列表(17、18、19)的指令组以用于处理过程数据(P1、P2、P3)。本地总线(6)例如构造为环形总线。数据总线用户设备输出端(14a、14b、……、14n)例如与执行器(16a、16b、……16n)连接。借助在运行期间发送给各个数据总线用户设备的指令列表，可以将数据总线用户设备程序化，而不必中断经由本地总线(6)的为了执行过程的循环的数据传输。

Description

处理过程数据

技术领域

本发明一般来说涉及过程数据的处理，并且尤其涉及借助指令列表处理在本地总线的数据总线用户设备上的过程数据。

背景技术

本地总线大多用在自动化系统中。

自动化系统尤其用于控制工业设备、建筑物以及交通工具。对于控制自动化系统来说，大多需要多个传感器和执行器。这些传感器和执行器监视并且控制由系统执行的过程。一个自动化系统的不同的传感器和执行器在这种情况下经常也被称为自动化设备。

这些自动化设备可以直接与自动化系统的控制器连接，或者可以首先与输入模块和输出模块(经常也被称为I/O模块)连接。接着，这些模块又与控制器直接连接。在此，自动化设备可以直接集成在I/O模块中，或者可以与这些I/O模块经由缆线或者无线地连接。

自动化系统的控制器通常借助一个或多个内存可编程的控制器、PLC实现。在此，PLC按等级地或者非中心地设置在自动化系统中。在此，在PLC中存在不同的性能级，从而PLC可以根据计算能力和存储能力承担不同的控制和调节。PLC在最简单的情况下具有输入端、输出端、运行系统(固件)和接口，通过它们可以加载用户程序。用户程序定义了应该如何根据输入切换输出。在这种情况下，输入端和输出端与自动化系统和/或I/O模块连接，并且可以借助在用户程序中寄存的逻辑监视或者控制由自动化系统执行的过程。在此，通过传感器实现过程的监视并且通过执行器实现过程的控制。这种控制器也可以被称为中央控制器或者中央单元，并且至少针对与控制器连接的一个自动化设备或者I/O模块承担控制。

不过，自动化设备与至少一个控制器直接连接或者I/O模块与至少一个控制器以并行接线的方式直接连接(亦即从每个自动化设备或每个I/O模块各布置一条线路以用于上级控制)是相当昂贵的。尤其是随着自动化系统的自动化程度的提高，在并行接线时增加了接线工作量。这在设计、安装、调试和维修时与高成本相关联。

因此，目前在自动化技术中大多使用总线系统，利用总线系统可以将自动化设备或者I/O模块连接到控制器上。为了进一步简化各个自动化设备或者I/O模块与总线系统的连接，目前经常借助专门的本地总线将各组自动化设备或者I/O模块上下连接成本地总线系统。

接着将所述本地总线的至少一个用户设备与总线系统连接，该总线系统与控制器连接。在此，本地总线系统可以与用于与控制器连接的总线系统不同。

一组本地总线用户设备的与控制器的总线系统连接的用户设备经常也被称为本地总线主控装置。备选地，也使用本地总线系统的前端的名称。这种本地总线主控装置相对于其他本地总线用户设备来说包含其他的逻辑、电路和功能性，这些逻辑、电路或功能性对于连接到控制器的总线系统上来说是必需的。本地总线主控装置本身也可以包含PLC。这种用户设备也可以具有用于在两个总线系统之间转换的逻辑和电路。因此，本地总线主控装置也可以构造为网关或者总线转换器，并且负责将以其中一个总线系统的格式存在的数据转换成本地总线系统的格式。但是，大多不强制将本地总线主控装置专门用于将本地总线连接到上级的总线上。

通常使用的本地总线大多适配于自动化设备的或者I/O模块的特定的使用要求或者考虑到它们的特殊的硬件设计。在此，本地总线系统的自动化设备或者I/O模块的组大多形成自动化系统的用于执行在由自动化系统执行的过程中的特殊任务的分组。针对过程的在总线上交换的数据也经常被称为本地总线数据或者过程数据，因为这些数据包含用于调节或者控制由自动化系统执行的过程的信息。在此，这种数据还可以包括测量数据、控制数据、状态数据和/或其他信息。根据使用的总线协议，这些数据可以前置于其他数据(报头)或者附加在其他数据之后(尾部)。所述其他数据可以包含关于数据的信息或者包含关于在本地总线上的内部通信的信息。在此，已知多种不同的信息，这些信息按照使用的总线协议前置于所述过程数据或者附加在所述过程数据之后。连接到本地总线上的本地总线用户设备也可以称为数据总线用户设备，因为这些数据在本地总线上交换。在此，数据总线用户设备用于控制或监视过程、尤其通过将控制信号例如输出给执行器和/或通过例如由传感器接收测量信号实现。数据总线用户设备将控制信号和/或测量信号转换成本地总线的过程数据或者反之亦然。数据总线用户设备也可以被称为本地总线用户设备。

本地总线的一个实例是环型总线，其是本地总线的一种专门的形式，例如由US5472347已知。在环型总线中，数据总线用户设备、例如自动化设备或者I/O模块分别与它们直接相邻的数据总线用户设备连接并且将数据依次从一个数据总线用户设备继续传送给另一个数据总线用户设备。因此，不是同时向所有数据总线用户设备发送数据，而是依次发送，其中，一个数据总线用户设备从其上游的数据总线用户设备获得数据并且将数据继续传送给其下游的数据总线用户设备。数据总线用户设备可以在获得数据和继续传送之间处理获得的数据。当数据到达系列中的最后的数据总线用户设备时，再次将数据从最后的数据总线用户设备依次返回传送到第一个数据总线用户设备。在此，这种返回传送要么通过所有数据总线用户设备实现，要么在数据总线用户设备旁边借助旁路线实现。因此，环型总线具有数据的下行流和上行流。环型总线中的数据大多以数据包的形式传输，数据包经过所有数据总线用户设备。

为了处理存在与数据包中的过程数据，每个数据总线用户设备具有固定的、亦即静态的程序。如果变更该程序，则必须对数据总线用户设备重新编程(例如在固件更新的背景下)或者必须替换数据总线用户设备。在已知的环型总线系统中，这导致必须中断环型总线的工作。与之相应地，在一定时间内中断自动化系统的由环型总线执行的过程。

因此，本发明的任务在于，提供一种方法，利用该方法可以尽可能缩短所执行的过程的中断时间。

发明内容

该任务利用独立权利要求的方法解决。

有利的实施方式在从属权利要求中描述。

按照本发明的方法用于通过本地总线的、尤其环型总线的数据总线用户设备处理过程数据，所述方法包括在数据总线用户设备上接收至少一个指令列表，其中，所述至少一个指令列表包含用于处理过程数据的指令组。但是在此，指令组也可以仅包含一个指令。在此，指令列表可以经由用于连接到本地总线上的接口例如通过与本地总线的本地总线主控装置的通信接收。优选借助寻址进行通信，其方式为，例如本地总线主控装置将指令列表发送给数据总线用户设备的地址。备选地，可以通过与用于连接到本地总线上的接口不同的接口接收指令列表。例如可以经由数据总线用户设备的单独的程序接口接收指令列表。指令列表的指令可以预定各种处理步骤，应利用过程数据执行这些处理步骤。在此，所述至少一个指令列表包含预定用于处理过程数据的规则的指令。这种规则例如定了数据总线用户设备应从在本地总线上经过的数据流选择哪些过程数据、应读取哪些或者应该在数据总线用户设备的哪些位置上写入过程数据，和/或数据总线用户设备应以其他方式和方法操作哪些过程数据。一个数据总线用户设备也可以接收多个指令列表。每个数据总线用户设备可以根据该数据总线用户设备要执行的任务具有多个不同的指令列表，其中，每个所述指令列表可以参照要处理的过程数据定义数据总线用户设备的不同的特性。

按照本发明的方法进一步包括将所述至少一个指令列表存储在存储器中。在此，存储器可以包括保留所接收的至少一个指令列表的所有类型。在此，重要的是，数据总线用户设备可以访问所接收的至少一个指令列表、亦即访问存储器。相应地，所述至少一个指令列表可以存储在数据总线用户设备本身中，例如存储在数据总线用户设备的存储器中，或者存储在与数据总线用户设备连接的存储器中。在此，在数据总线用户设备和存储器之间的连接可以有线地或无线地实现。也可设想的是，存储器是附加模块，其可以与数据总线用户设备连接。存储器可以任意地设计。

按照本发明的方法进一步包括接收指令列表索引。所述指令列表索引向数据总线用户设备报告关于应使用所存储的哪种指令列表来处理过程数据的信息。因此，一个指令列表索引配属于一个指令列表或者反之亦然，从而借助于指令列表索引可以识别要使用的指令列表。为此，指令列表索引优选具有一配属于一指令列表的值，例如该值指向特定的指令列表或者该指令列表的存储位置。为此，所述值本身可以是存储地址，在那里存储指令列表或者在那里至少存储指令列表的第一指令。备选地或附加地，所述值也可以指向存储区域，在该存储区域中保存相应的指令列表。先前提到的情况也可以称为直接分配。然而，指令列表索引的值例如也可以作为输入查找表(英语：Lookup-Table，LUT)而使用。在此，指令列表索引的值是查找表的输入值。查找表的输出值可以是所属的指令列表的第一指令的存储地址或者在其他情况下可以识别指令列表。查找表在软件技术以及硬件技术上例如可以呈逻辑形式并且制定从一输入值到一输出值的一对一的转换，其中，输出值给出关于要使用的指令列表的指示。在此，如何在指令列表索引和指令列表之间建立关联与查找表有关。使用查找表也可以称为间接分配。但是，在直接以及间接分配时，能通过指令列表索引一对一地识别、亦即找出要被数据总线用户设备使用的指令列表。例如总是可以将恰好一个指令列表索引配属于恰好一个指令列表，或者反之亦然。亦即，利用每个指令列表索引至少能找出或一对一地识别恰好一个指令列表。

按照本发明的方法进一步包括：基于所接收的指令列表索引选择所述至少一个所存储的指令列表中的一个指令列表。亦即，当指令列表索引配属于、例如借助于LUT配属于所存储的指令列表时，选择一个存储的指令列表。接着，通过数据总线用户设备执行所选择的指令列表以用于处理由数据总线用户设备接收的过程数据。因此，完成所选择的指令列表的指令组。如果指令列表索引包含对未存在于数据总线用户设备上的指令列表的指向，那么数据总线用户设备报告故障。数据总线用户设备也可以忽略指令列表索引并且不完成用于过程数据的指令列表。在后者的情况下，由数据总线用户设备接收的过程数据保持不变。

借助于在运行期间发送给各个数据总线用户设备的指令列表，可以将数据总线用户设备程序化，而不需要中断在本地总线上用于执行过程的循环的数据传输。在此，可以在运行期间下载指令列表，或者可以变更或移除未配属于当前使用的指令列表索引的指令列表。于是，借助于指令列表索引，可以从一个指令列表无线地更换到另一个指令列表。为此，仅需要在存储新的指令列表之后发送所属的指令列表索引。不需要重新初始化或者中断本地总线。通过借助指令列表来转换处理，也可以使本地总线的工作方式适配于不同的控制器。因此，借助按照本发明的方法，特别简单的是，也能在运行期间实现数据总线用户设备的重新程序化或重新配置以及增加和移除。

在按照本发明的方法的一种优选的实施方式中，在数据包中接收待处理的过程数据。携带过程数据的数据包也可以被称为过程数据包。过程数据包具有过程数据，所述过程数据由本地总线的数据总线用户设备发送和/或接收。有利地，过程数据包不具有用于将过程数据传输给本地总线中的数据总线用户设备或者传输来自数据总线用户设备的过程数据的地址。在过程数据包中，过程数据这样设置，使得数据总线用户设备基于过程数据在过程数据包中的相应的位置、例如在所属的相关的数据块(1字节)内的一位或几位识别出属于相应的数据总线用户设备的过程数据。有利地，过程数据包具有标识符(IDE)，该标识符配属于该类型的数据包、亦即过程数据包并且能通过数据总线用户设备识别。

指令列表索引可以要么直接在过程数据之前接收，要么以限定的间隔在过程数据之前接收。在此，指令列表索引和过程数据可以设置在相同的过程数据包中。备选地，指令列表索引也可以与过程数据分开地接收。当在每个数据包中或者甚至在每个循环帧中不变更指令列表索引时，这是特别有利的。在这种情况下，也可以仅一次性地接收指令列表索引，并且接着该指令列表索引一直被数据总线用户设备用于处理过程数据，直至接收新的指令列表索引。但是，优选指令列表索引与待处理的过程数据严格耦合。如果在这种情况下无指令列表索引地接收过程数据，则数据总线用户设备可以报告故障或者数据总线用户设备忽略过程数据。

在按照本发明的方法的一种优选的实施方式中，在数据包中接收指令列表。携带指令列表的数据包也可以被称为通信数据包。通信数据包不携带过程数据并且尤其用于程序化和/或控制和/或监视和/或识别至少一个数据总线用户设备。有利地，通信数据包具有配属于至少一个数据总线用户设备的地址。优选地，数据总线用户设备设立用于评价地址并且相应地处理通信数据包。

过程数据包和通信数据包也可以称为电报。电报例如具有头部、净荷并且有利地具有校验和。

将过程数据包和通信数据包在一个循环帧通信内发送给数据总线用户设备。在此，各个数据包可以在一个或不同的循环帧内发送给数据总线用户设备。

在此，循环帧例如可以定义为周期的(循环的)、优选等距的时隙，在所述时隙中，数据能在本地总线上传输。循环帧例如具有至少一个开始标识符(SOC)和用于传输数据的时域。在此，相继的循环帧的多个开始标识符(SOC)有利地时间上等距地相互间隔开。所谓的时域针对数据包的传输而设定。开始标识符(SOC)和数据包经由本地总线传输并且经过所有数据总线用户设备。开始标识符(SOC)能单独地、亦即作为独立的符号传输或者有利地包含在开始数据包(SOC-包)中。

在循环帧的时域内不传输、传输一个或者传输多个数据包。在循环帧中有利地插入空闲数据(Idle-Data)、特别是邻接至少一个数据包插入。有利地，数据包和/或空闲数据的传输引起在本地总线上的无中断的信号。这种信号能使数据总线用户设备实现针对所述信号在时间上同步。有利地，循环帧附加地具有帧尾。帧尾具有可变的长度并且在用于数据传输的、优选不超过下一个循环帧的随后的开始标识符(SOC)的时域之后。有利地，帧尾具有空闲数据。

循环帧优选原始由本地总线主控装置产生。在本发明的背景下，本地总线主控装置将由控制器、例如PLC接收的过程数据嵌入循环帧的相应的过程数据包中，但是过程数据也可以来自本地总线主控装置本身。不过，在过程数据包经过本地总线的数据总线用户设备期间，可以基于数据总线用户设备的处理而变更过程数据，其中，所述处理通过不同的指令列表的指令预定。

在按照本发明的方法的另一优选的实施方式中，过程数据包和通信数据包具有一定量的符号，其中，每个符号具有一定位数、例如8位、即1字节。但是本领域技术人员了解，也可以在其他单元中发生数据包的分段，这种分段包括8位以上或以下。数据包以这种符号的形式(亦即以单元的方式、片段的方式或者间隔的方式)经过本地总线。数据包的这样的部分随后也被称为片段或单元。亦即，数据总线用户设备在每个给出的时间内总是仅存在数据包的一部分。在此，数据总线用户设备以符号的方式接收数据包。在处理符号之后，数据总线用户设备将刚刚处理好的符号进一步发送给下游的数据总线用户设备并且在相同的步骤中从上游的数据总线用户设备接收新的符号，等等。

在按照本发明的方法的一种优选的实施方式中，在具有过程数据的每个数据包中的指令列表在数据包内部设置在预定的位置上。在此，由数据总线用户设备已知在数据包内部的预定的位置。因此，数据总线用户设备有利地设立用于确定在数据包内部的预定的位置并且在预定的位置上读取指令列表索引。有利地，指令列表索引设置在整体加载到数据总线用户设备中的数据符号内部，从而数据总线用户设备利用评价数据符号而提供指令列表索引以用于选择指令列表。在数据包内的预定的位置优选通过与数据包的能单义识别的部分的特定间隔来定义。例如，预定的位置通过恒定的位数或恒定数量的符号设置为与可识别的头部(报头)或者可识别的标识符(IDE)的间隔。

在按照本发明的方法的另一种优选的实施方式中，指令列表的存储附加地包括在数据总线用户设备中建立引用。在此，所述引用在数据总线用户设备的存储器中存储在特定的位置上或者存储在数据总线用户设备的寄存器中。备选地或附加地，所述引用也可以寄存在与数据总线用户设备连接的存储器中。于是，所接收的指令列表索引可以表明相关的引用的索引，并且引用本身可以指向存储有指令列表的存储器或寄存器中的位置，所述指令列表与指令列表索引相关联。于是，借助指令列表索引能够通过所述引用找出相应的指令列表。指令列表以这种方式间接地配属于指令列表索引。在此，例如每个数据总线用户设备在存储器中具有所述引用的可编索引的列表，例如16个引用，这些引用通过它们在列表中的位置编索引。通过指令列表索引确定应将哪个引用用于选择指令列表。在此，指令列表索引例如可以具有如下值，该值表明引用在已编索引的列表中的位置。于是，相应地使用这种对指令列表的引用，这种引用保留在可编索引的列表中的由指令列表索引给出的位置上。即使在这里将一个列表视为存储对象，本领域技术人员也清楚，也可以使用任意其他的可编索引的存储对象。如果指令列表索引具有一值，数据总线用户设备未将相应的指令列表指向该值进而也不具有引用，那么数据总线用户设备忽略该指令列表索引并且不执行指令。备选地，在这种情况下也可以使数据总线用户设备报告故障。使用引用具有如下优点，即待传输的指令列表索引保持相当小(在数据包中的数据量的意义上来说)，因为该指令列表索引仅需要为相应的引用编索引。亦即，指令列表索引可以配置有一个或多个指令列表，因为具有相同的指令列表索引的其中一个数据总线用户设备调用与另一个数据总线用户设备不同的指令列表。所述配置方式仅与寄存在数据总线用户设备中的引用有关。

也可以进一步使用引用。例如，有些数据总线用户设备的指令列表少于其他数据总线用户设备。但是，为了不必将不同的指令列表索引发送给不同的数据总线用户设备，而是所有数据总线用户设备以相同的指令列表索引工作，针对多个指令列表索引使用相同的引用。换言之，即使指令列表索引不同，能通过指令列表索引找出的引用仍指向相同的指令列表。因此，不必保留指令列表的多个副本。

在另一优选的实施方式中也可设想，将指令列表存储在存储器中的事先确定的存储位置上并且指令列表索引具有指向事先确定的存储位置的引用。在此，所述引用可以是存储地址本身，或者指令列表索引具有一值，该值可以被数据总线用户设备在硬件技术上评价、例如通过使用逻辑评价，并且因此指向存储有指令列表的存储位置。在这种情况下可以说，指令列表的存储器位置硬连接在数据总线用户设备中并且指令列表索引使数据总线用户设备的硬件使用配属于指令列表索引的特定的指令列表。

也可以使用引用，以便执行从所使用的指令列表到另一个指令列表的无线的传输。

例如，在环型总线中增加数据总线用户设备时，从本地总线主控装置将新的指令列表发送给所述新的数据总线用户设备，例如在通信中发送，亦即在例如未向数据总线用户设备发送过程数据的通信中发送。本地总线主控装置可以指示、例如同时地指示所有先前处于本地总线中的数据总线用户设备，建立新的引用，更确切地说，能通过目前还未使用的指令列表索引找到的引用。但是，这样建立这种新的引用，使得所述引用指向当前被相应的数据总线用户设备使用的指令列表。在这种情况下，保存引用的存储对象具有至少两个引用，这些引用指向相同的指令列表，这些指令列表能通过不同的指令列表索引找出。也指示新增加的数据总线用户设备建立对其新接收的指令列表的引用，其中，所述引用也能通过目前还未使用的指令列表索引找出。当所述过程结束时，本地总线主控装置可以使用目前还未使用的指令列表索引。于是，新的数据总线用户设备使用其新的指令列表，而其他数据总线用户设备虽然接收新的指令列表索引，但是该新的指令列表索引指向如下引用，该引用指向先前使用的指令列表。因此，这些数据总线用户设备总是还使用与在增加另一个数据总线用户设备之前相同的指令列表。备选地，也可能的是，例如在过程与新增加的数据总线用户设备、例如要新考虑的测量参量的新的相关性的情况下，之前的数据总线用户设备同样收到新的指令列表，这些指令列表配属于新的、目前还未使用的指令列表索引。因此，可以利用引用在运行期间提供无线的传输，即使增加了数据总线用户设备。

类似地，当尤其应向现有的数据总线用户设备发送新的指令列表或者应移除旧的指令列表时，也可以使用引用。在此，也可以借助引用在数据总线用户设备中无线地传输，这些数据总线用户设备在变更之前和变更之后应使用相同的指令列表或者不同的指令列表。为此，例如由本地总线主控装置产生用于数据总线用户设备的新的指令列表。接着，本地总线主控装置将新的指令列表发送给数据总线用户设备，并且指示数据总线用户设备建立新的引用，更确切地说，能通过目前还未使用的指令列表索引找到的引用。这种新的引用指向新接收的指令列表。接着，在指示之后的特定的时间点起，本地总线主控装置可以使用目前还未使用的指令列表索引。亦即，可以在运行进行期间将数据总线用户设备重新程序化，而不发生中断。在使用新的指令列表索引之后，可以解除先前使用的指令列表索引进而解除对先前使用的指令列表的相应的引用，并且将该引用以及先前使用的指令列表清除或者覆盖。

在按照本发明的方法的另一种优选的实施方式中，由数据总线用户设备接收至少两个指令列表。在此，至少两个所接收的指令列表中的第一指令列表包括用于以第一配置在过程数据包内的过程数据的第一指令组并且至少两个所接收的指令列表中的第二指令列表包括用于以第二配置在过程数据包内的过程数据的第二指令组。所述第一配置和第二配置例如在两个不同的、尤其相继数据包中接收。在此，第一配置与第二配置不同。例如，在连接到数据总线用户设备上的执行器进行工具更换时，需要另一种处理，因为在这种情况下也将其他用于新工具的特定的过程数据(亦即例如位)在数据包中传输。亦即，第一指令列表例如可以在工具更换前使用，反之，第二指令列表在工具更换后使用。

使用不同的指令列表也有利的是，本地总线主控装置将过程数据的不同的配置复制到过程数据包中。本地总线主控装置例如可以与不同的控制器连接，在这些控制器所使用的格式中不同地设置过程数据。例如，过程数据的位数在按照第一标准的现场总线电报中不同于在按照第二标准的现场总线电报地设置。当本地总线主控装置将过程数据由这些格式复制到相应的过程数据包中，可以将第一指令列表用于处理来自第一控制器的过程数据并且第二指令列表用于处理来自第二控制器的过程数据。为了数据总线用户设备在这种情况下可以处理过程数据，设有不同的指令列表。但是也可设想的是，针对常规运行使用第一指令列表，而针对故障情况使用第二指令列表。在此，利用指令列表索引表明应使用哪种指令列表。

在按照本发明的方法的另一种优选的实施方式中，指令列表索引具有来自固定的值域的值。

指令列表索引例如可以来自于0000至1111之间的位值域。但是本领域技术人员清楚，也可以使用其他值域。通过使用在数据总线用户设备中的引用，可以将用于指令列表索引的值域最小化，因为例如指定引用的编号就足够了。这使得将数据包内用于指令列表索引的数据量最小化。但是本领域技术人员了解，也可以使用其他值域或者其他编索引的方式。

上面提到的任务也通过一种本地总线的、尤其环型总线的数据总线用户设备解决，其中，数据总线用户设备具有用于接收至少一个指令列表的器件，其中，所述指令列表具有用于处理过程数据的指令组，以及所述数据总线用户设备还具有用于接收指令列表索引的器件。在此，用于接收所述至少一个指令列表的器件与用于接收指令列表索引的器件可以是相同的或者不同的。此外，按照本发明的数据总线用户设备具有用于存储所述至少一个指令列表的器件。数据总线用户设备也具有用于选择存储的指令列表的器件，所述选择在指令列表索引配属于存储的指令列表时基于所接收的指令列表索引实现。数据总线用户设备具有用于执行所选择的指令列表的指令组以便处理过程数据的器件。

在本发明的一种优选的实施方式中，用于接收的器件是接收器电路或收发器电路。

有利地，用于存储的器件是半导体存储器、尤其是集成电路内部的RAM区域。有利地，用于选择的器件是运算电路，该运算电路尤其由集成电路的门元件形成。优选用于执行的器件构造为运算电路、尤其构造为数字逻辑，该数字逻辑尤其至少构造为半导体芯片的部件。所述电路例如在专用集成电路(英语：ASIC)中或者在现场可编程(逻辑)门阵列(英语：FPGA)中通过硬件连接实现。本领域技术人员了解，用于选择的器件和用于执行的器件也可以通过软件、尤其通过单片机的程序实现。

在另一种优选的实施方式中，按照本发明的数据总线用户设备设立用于处理过程数据。在此，当所接收的ILI配属于存储的指令列表时，数据总线用户设备基于选择的指令列表的指令组至少读取和/或写入数据包内的适当的过程数据。

上面提到的任务也通过一种本地总线系统解决，其中，该本地总线系统具有本地总线主控装置和本地主线的至少一个上面已经提到的数据总线用户设备。在此，按照本发明，本地总线主控装置具有用于产生带有指令列表索引和过程数据的数据包的器件以及用于将数据包传输给至少一个数据总线用户设备的器件。在此，用于产生的器件可以是运算电路，该运算电路尤其由集成电路的门元件形成。运算电路也可以构造为数字逻辑，该数字逻辑尤其至少构造为半导体芯片的部件。所述电路可以在ASIC或FPGA中实现。用于传输的器件可以是数字传输电路或者收发器电路。

在另一种优选的实施方式中，按照本发明的本地总线系统的本地总线主控装置还具有用于产生至少一个用于数据总线用户设备的指令列表的器件。在此，本地总线主控装置基于关于数据总线用户设备的认知产生指令列表。指令包含数据总线用户设备应利用过程数据执行的操作。因此，本地总线主控装置可以借助指令列表预定各个数据总线用户设备的特性/程序运行。指令列表可以具有不同的指令。在此，指令列表可以分别针对数据包中的每个过程数据具有一个指令。如果数据总线用户设备例如不利用过程数据、即例如一位执行处理，那么用于该过程数据的相应的指令列表是空的或者具有“跳过”(“SKIP”)指令。指令列表也可以具有特定的指令的重复次数。例如，指令列表可以包含“跳过”(“SKIP”)指令，利用指示重复该指令两次，于是，在这种情况下不处理接下来的两个过程数据，而是跳过。本领域技术人员了解，任意量的指令可以是复杂程度或高或低的。操作例如可以基于数据总线用户设备所执行的减少的指令组来执行，所述位操作例如是“跳过”(“SKIP”)、“移动”(“MOVE)”、“非”(“NEGATION”)、“增值”(“INCREMENT”)、“与”(“AND”)和“或”(“OR”)或者它们的组合。本领域技术人员也了解，指令可以预定为数据总线用户设备中的功能性并且指令列表仅具有相应的编码，这些编码指示数据总线用户设备完整地执行特定的指令。用于产生的器件可以是处理器、单片机或运算电路，该运算电路尤其由集成电路的门元件形成。同样可设想手动建立指令列表。运算电路也可以构造为数字逻辑，该数字逻辑尤其至少构造为半导体芯片的部件。所述电路可以在ASIC或FPGA中实现。

在另一种优选的实施方式中，按照本发明的本地总线系统的本地总线主控装置还具有用于识别的器件，所述器件识别出至少一个指令列表索引未配置给指令列表。这样的指令列表索引也可以被称为空的或者未示出的指令列表索引。用于识别的器件可以是存储器，其具有关于在数据总线用户设备中使用的指令列表的信息。存储器例如可以具有用于每个数据总线用户设备的特定的区域。在该区域中可以针对每个存储在数据总线用户设备上的列表存在一个非空的条目。接着，用于识别的器件识别出仅还可以用指令列表填充空的位置。在此，这些条目可以是复杂程度不同的。例如，这些条目可以仅表明，存在与特定的指令列表索引相关联的指令列表，或者可以寄存指令列表的完整的副本。在此，这些条目可以由数据总线用户设备本身发送到本地总线主控装置。数据总线用户设备本身可以具有防止意外覆盖指令列表的器件。该器件可以识别哪些可编索引的引用还不具有条目并且仅使用空的引用来保存指令列表。

借助用于识别的器件，本地总线主控装置可以识别还未使用的指令列表索引，亦即，还未在数据总线用户设备针对这些指令列表索引给出相应的指令列表和引用。当本地总线主控装置将新的指令列表传输给数据总线用户设备时，可以使用这些空的指令列表索引。在此，用于识别的器件可以是处理器、单片机或运算电路，其中，运算电路尤其由集成电路的门元件形成。运算电路也可以构造为数字逻辑，该数字逻辑尤其至少构造为半导体芯片的部件。所述电路可以在ASIC或FPGA中实现。

附图说明

以下借助实施例与附图进一步阐述本发明。由所描述的实施例得出本发明的技术方案的其他细节、特征和优点。图中：

图1示出示例性的自动化系统的示意性框图，其具有内存可编程的控制器和示例性的环型总线；

图2示出环型总线的和借助指令列表处理过程数据的示例性的实施方式的示意性框图；

图3示出具有指令列表索引和过程数据的、由本地总线主控装置使用的数据包的示意图；

图4示出具有指令列表数据的、由本地总线主控装置使用的数据包的示意图；以及

图5示出按照本发明的数据总线用户设备的示意图。

具体实施方式

图1示出自动化系统的示意性框图。本领域技术人员了解，所示出的自动化系统仅是示例性的并且所有属于该自动化系统的元件、模块、构件、用户设备和单元可以不同地构造，但是仍然可以实现在这里描述的基本功能。

图1中示出的自动化系统具有上级的控制器1，该控制器例如可以利用内存可编程的控制器、PLC实现。这种PLC1原则上用于控制和调节由自动化系统执行的过程。不过目前，自动化系统中的PLC1也承担广泛的功能，比如像所有过程相关的数据的可视化、报警和记录，并且PLC1本身作为人机接口行使功能。存在不同性能级的PLC1，所述性能级具有不同的指标(计算能力、存储能力、输入及输出的点数和类型、以及接口)，这些指标使PLC1能实现对自动化系统的过程的控制和调节。PLC1大多具有一个模块化的结构并且包括各个组成部分，这些组成部分分别实现不同的任务。PLC1通常包括中央的计算组件(具有一个或多个中央处理器和存储模块)和多个具有输入端和输出端的组件。

这样模块化构建的PLC1能够通过补充组件而简单地扩展。在此，与过程的复杂性和构建自动化系统的复杂性有关的是在PLC1中需要集成哪些组件。在现今的自动化系统中，PLC1大多也不再是独立的系统，反而，PLC1通过相应的接口(这里未示出)与互联网或内联网连接。这意味着，PLC1是其可以从中获得信息、指令和程序的网络的一部分。例如，PLC1可以通过与处于内联网或互联网中的计算机的连接来接收在过程中输送的资料，从而例如可以通过这种信息优化地控制所述过程的数量和状态。也可设想的是，通过使用者从内联网或互联网的存取来控制PLC1。因此，使用者例如可以借助于计算机(也称为主机)访问PLC1并且检查、变更和修改其用户设备程序。与之相应的，可以从一个或多个远程控制站或调度中心访问PLC1。必要时，主机可以具有用于呈现过程流程的可视化装置。

为了控制自动化系统的过程，PLC1与自动化设备连接。为了保持低的接线成本，针对这种连接使用总线系统。在图1中示出的实施例中，PLC1借助于上级的总线2与下级的本地总线系统的本地总线主控装置3连接，所述总线在这里示出的实施例中可以是现场总线。但是，在上级的总线2处不仅可以像这里示出的实施例中那样连接本地纵向的本地总线主控装置3，而且也可以连接构造用于与PLC1通信的其他任意用户设备(在这里未示出)。

在这里示出的实施例中，上级的总线2与本地总线主控装置3连接。为此，本地总线主控装置3具有第一接口4，所述第一接口这样设计，使得其可以与上级的总线2连接。为此，接口4例如可以具有插口形式的接收端并且上级的总线2可以具有插头，该插头可以由插口容纳。在此，插头和插口例如可以是模块化插头和模块化插座，亦即上级的总线2的每条芯线都以一定连接在模块化插座中电学地或者光学地连接。但是，对于本领域技术人员来说，也已知设计接口4的其他可能性，从而可以将本地总线主控装置3与上级的总线2电学地或光学地连接。在此，本领域技术人员已知螺纹连接、旋接、卡扣连接或插塞连接，借助于这些连接方式能建立电学的或光学的连接。在此，大多是公插头由母配件容纳。这种容纳方式大多不仅建立电学的或光学的连接，而且也确保两个部件的机械耦联并且可以仅利用一定的力就能再次拆卸。但是也可设想的是，上级的总线2与接口4固定地接线。

在这里示出的实施例中的本地总线主控装置3具有另一个第二接口，以便连接本地总线主控装置3与本地总线。在本地总线上连接或者形成数据总线用户设备7a、7b、……、7n。本地总线以有利的方式这样构造，使得由本地总线主控装置3发送的数据包通过所有与本地总线连接的数据总线用户设备7a、7b、……、7n传输并且返回传输给本地总线主控装置3。在此，一个数据总线用户设备7a、7b、……、7n总是仅从其上游的数据总线用户设备7a、7b、……、7n接收数据包的一部分。包含在这部分中的数据由数据总线用户设备7a、7b、……、7n处理，在此时间段之后，将这部分继续传送给下游的数据总线用户设备7a、7b、……、7n并且同时从上游的数据总线用户设备7a、7b、……、7n接收数据包的新的一部分。数据包的所有部分以这种方式连续经过所有数据总线用户设备7a、7b、……、7n。本地总线以有利的方式构造为环型的结构。这样的本地总线也可以称为环型总线6。备选地，本地总线也可以构造为线型的或星型的或者由前述的组合或混合形式构造。在此，通过本地总线主控装置3的第二接口实现数据包的发送和接收。在这里示出的实施例中，第二接口分成第一部分5a和第二部分5b。第二接口的第一部分5建立环型总线6中的下行连接并且第二接口的第二部分5b建立环型总线6中的上行连接。

在示出的实施例中，环型总线6具有多个数据总线用户设备7a、7b、……、7n，所述环型总线的数据发送方向在图1中示出的实施例中以箭头示出。在这里示出的实施例中，所述数据总线用户设备7a、7b、……、7n分别具有接口8，以便从上游的或前置的数据总线用户设备7a、7b、……、7n接收数据。在数据总线用户设备7a的情况下，该数据总线用户设备经由接口8接收来自上游的本地总线主控装置3的数据。此外，在这里示出的实施例中，数据总线用户设备7a、7b、……、7n分别具有接口9，以便将数据继续传送给下游的或后置的数据总线用户设备7a、7b、……、7n。在数据总线用户设备7a的情况下，所述数据经由接口9发送到下游的数据总线用户设备7b。在此，接口8和9用于沿环型总线6的下行方向、亦即远离本地总线主控装置3传播数据。此外，在该实施例中，数据总线用户设备7a、7b、……、7n也具有接口10和11，以用于沿环型总线6的上行方向、亦即朝向本地总线主控装置3传播数据。在数据总线用户设备7a的情况下，接口10在此设计用于接收来自下游的或后置的数据总线用户设备7b的数据，并且接口11设计用于将数据继续传送给上游的或前置的数据总线用户设备(这里是本地总线主控装置3)。因此，也可以说，接口9和11是发送接口，而接口8和10是接收接口。

在这里示出的实施例中，接口与PLC1的连接或者说数据总线用户设备7a、7b、……、7n的连接借助于线缆或者用于借助电触点直接或间接接触的电路板实现。另一备选方案在于，无线地建立各个连接，并且所述接口均提供对所用的无线标准的必要转换。

即使本地总线主控装置3与各个数据总线用户设备7a、7b、……、7n在这里示出的实施例中呈现为相互间隔的，亦即本地总线主控装置3与数据总线用户设备7a、7b、……、7n非中心地设置，本领域技术人员也清楚，数据总线用户设备7a、7b、……、7n和本地总线主控装置3(也是环型总线6的一个数据总线用户设备)也可以直接相互连接。在此，其中一个数据总线用户设备的触点例如可以作用于直接相邻的数据总线用户设备的相应的容纳端或者容纳触点，以便因此建立在所述数据总线用户设备之间的电连接，以便可以沿下行或上行方向发送数据。数据总线用户设备7a、7b、……、7n例如可以在远离主控装置的一侧具有容纳端并且在面向主控装置的一侧具有触点。于是，如果数据总线用户设备7a、7b、……、7n相应地串列布置，则其中一个数据总线用户设备7a、7b、……、7n的触点相应地嵌接到另一个数据总线用户设备7a、7b、……、7n的容纳端中并且可以产生电连接。于是，本地总线主控装置3在作用于第一数据总线用户设备7a的容纳端的一侧相应地具有触点，以便因此在接口5a和8或者接口5b和11之间产生电连接。不过，本领域技术人员也已知两个直接相邻设置的数据总线用户设备7a、7b、……、7n借助相应的组件建立电学的或光学的连接的其他可能性，例如压力接触、闸刀式接触和叉式接触。

如果数据总线用户设备7a、7b、……、7n和本地总线主控装置3直接相互连接，那么它们也可以具有机械的容纳端或者机械的紧固器件，利用这种容纳端或紧固器件可以将数据总线用户设备7a、7b、……、7n与本地总线主控装置3相互连接。在此，数据总线用户设备7a、7b、……、7n例如可以在一侧具有突出部并且在另一侧具有侧凹部。于是，如果数据总线用户设备7a、7b、……、7n串列布置，那么其中一个突出部嵌接到另一个数据总线用户设备7a、7b、……、7n的侧凹部中，从而产生机械的耦联。为了串列布置数据总线用户设备7a、7b、……、7n，这些数据总线用户设备也可以设置在一个共同的容纳端、例如安装轨上。为了紧固在安装轨上，数据总线用户设备7a、7b、……、7n可以具有相应的紧固器件。备选地或附加地，数据总线用户设备7a、7b、……、7n例如也可以具有能可拆卸地连接的紧固器件，利用所述紧固器件可以将数据总线用户设备7a、7b、……、7n紧固在安装轨上或者紧固在另一个容纳端上。为此，能可拆卸地连接的紧固器件是可更换的，并且用于期望的容纳端的相应的紧固器件可以与数据总线用户设备7a、7b、……、7n连接，从而可以将这些数据总线用户设备紧固在期望的容纳端上。

此外，数据总线用户设备7a、7b、……、7n在图1中示出的实施例中也具有处理单元12。所述处理单元12可以是算术逻辑单元或者另一类型的运算器，借助于所述运算器可以处理数据。处理单元12优选是数据总线用户设备7a、7b、……、7n的集成的组成部分，以便确保特别快速且时间上同步地加工数据。处理单元12也可以包括单片机。

处理单元12也可以被称为数据总线用户设备的总线路。亦即，处理装置12经由输入端8和10接收数据并且将数据输出到输出端9和11上。此外，处理装置12可以从输入端/输出端13和14接收或者输出数据。此外，处理单元12还能访问其中存储有例如存储的数据、过程数据或者指令列表的存储器3或数据总线用户设备7a、7b、……、7n。

处理单元12可以设计用于处理接收的数据以及输出数据。可以从上游的数据总线用户设备或者从数据总线用户设备7a、7b、……、7n的输入端13接收待处理的数据。在此，数据总线用户设备7a、7b、……、7n的输入端13与传感器15连接，所述传感器例如发送测量数据、状态数据等等。可以将处理过的数据输出到下游的数据总线用户设备上或者输出到数据总线用户设备7a、7b、……、7n的输出端14上。在此，数据总线用户设备7a、7b、……、7n的输出端14可以与执行器16连接，所述执行器例如借助其发出的数据执行特定的动作。如果沿上行方向也发生数据的处理，那么也可以从下游的数据总线用户设备7a、7b、……、7n接收数据并且将处理过的数据发送到上游的数据总线用户设备7a、7b、……、7n上。

为了简单起见，在这里示出的实施例中，数据总线用户设备7a、7b、……、7n仅示出为具有一个输入端13和一个输出端14并且数据总线用户设备7b也仅与传感器15和执行器16连接。但是本领域技术人员清楚，数据总线用户设备7a、7b、……、7n可以具有多个输入端和输出端13和14，并且可以与多个不同的传感器15和执行器16连接。在此，描述传感器15的特征在于，传感器15接收数据或信号并且发送给数据总线用户设备7a、7b、……、7n，而执行器16从数据总线用户设备7a、7b、……、7n接收数据或信号并且基于这些数据或信号执行动作。

备选地，接口8、9、10和11可以集成在模块单元中并且数据总线用户设备7a、7b、……、7n可以插接到所述模块单元上。所述模块单元也可以称为环型总线6的基本元件。在此，通过模块单元构建环型总线6的基础结构并且数据总线用户设备7a、7b、……、7n是可更换的，从而环型总线6可以利用任意的数据总线用户设备7a、7b、……、7n构建。借助模块单元也确保，即使移除一个数据总线用户设备7a、7b、……、7n，在剩余的数据总线用户设备7a、7b、……、7n之间的通信也不中断，因为这种通信通过仍存在的模块单元执行。

基于其与传感器15或执行器16连接的输入端和输出端13、14，在该实施例中示出的数据总线用户设备7a、7b、……、7n也经常称为I/O模块。即使数据总线用户设备7a、7b、……、7n在这里示出的实施例中呈现为与传感器15或者执行器16空间分离，传感器15或执行器16也可以集成在I/O模块中。

在这里示出的实施例中示出的环型总线6基于循环帧通信。在此，由本地总线主控装置3生成携带数据包的循环帧，所述数据包具有包头部分、过程数据部分或信息数据部分和校验和部分。

将每个数据包从本地总线主控装置3沿下行方向发送给环型总线6的第一数据总线用户设备7a。该第一数据总线用户设备通过接口8接收数据包的第一部分。数据包的这样的部分随后也被称为片段或单元。接着，数据总线用户设备7a执行这部分的处理，并且接着将这部分经由接口9继续传送至下一个数据总线用户设备7b，该第一数据总线用户设备7a优选同时接收数据包的第二部分，等等。在此，数据包的这部分的大小、亦即数据包的分段与数据总线用户设备7a、7b、……、7n的接收能力有关，例如可以为了处理而在数据总线用户设备7a、7b、……、7n上同时存在数据包的固定位数、例如8位(Bits)。

与之相应地，数据包以单元的方式、片段的方式或者间隔的方式(例如部分地或者以8位符号)经过数据总线用户设备7a、7b、……、7n。接着，由最后的数据总线用户设备(在这里示出的实施例中是数据总线用户设备7n)处理的数据包的部分沿上行方向经过环型总线6，从而从最后的数据总线用户设备7n开始再次朝向本地总线主控装置3通过所有数据总线用户设备7a、7b、……、7n上行地发送这部分。为此，要么最后的数据总线用户设备7n具有可控的桥，其连接接口9与接口10，要么在最后的数据总线用户设备7n上连接可控的桥(在这里未示出)，其承担将数据包的部分从接口9传送到接口10上的功能。备选地，数据总线用户设备7n的接口10也借助旁路线(这里未示出)直接与本地总线主控装置3的接口5b连接。

如在这里示出的实施例中那样，一个或多个数据包的单元可以沿上行方向通过各个数据总线用户设备7a、7b、……、7n返回到本地总线主控装置3，而不发生进一步处理。但是也可以设想，沿上行方向再次发生数据包的单元的处理，从而可以两次处理数据包，一次沿下行方向朝向数据总线用户设备7n处理，并且一次沿上行方向朝向本地总线主控装置3处理。沿上行方向例如可以通过信号刷新和/或相移进行处理。

在沿下行方向(亦即远离本地总线主控装置3)或者沿上行方向(亦即朝向本地总线主控装置3)处理过程数据时，借助指令列表执行处理，其中，所述指令列表包含指令组，这些指令组可以被数据总线用户设备7a、7b、……、7n的处理单元12执行。指令列表本身在初始化阶段中由本地总线主控装置3发送给各个数据总线用户设备7a、7b、……、7n。但是，指令列表也可以直接在过程数据包之前在通信数据包中由本地总线主控装置3发送给数据总线用户设备7a、7b、……、7n。

在此，在数据总线用户设备7a、7b、……、7n中例如编索引地存储指令列表。在此，索引要么可以引用指令列表本身的编号，要么可以引用存储有指令列表的存储区域，要么数据总线用户设备7a、7b、……、7n可以具有指向指令列表的参照。在图2中示出图1中示出的环型总线6的实例，该环型总线具有带有存储的指令列表的数据总线用户设备7a、7b、……、7n。在图4中示出借助引用编索引的实例。

图2示出环型总线6的和借助不同的指令列表17、18、19处理过程数据包中的过程数据P1、P2、P3a的示例性的实施方式的示意性框图。在此，图2示出具有数据总线用户设备7a、7b、……、7n的在图1中示出的环型总线6的一部分。在示出的实施例中，数据总线用户设备7a、7b、……、7n的每个输出端14a、14b、……、14n与执行器16a、16b、……、16n连接。相应的数据总线用户设备7a、7b、7n分别具有两个a/b指令列表17、18、19。所述指令列表17、18和19存储在数据总线用户设备7a、7b、……、7n的存储器25中。

最初，指令列表17、18和19在初始化阶段期间可以在数据总线用户设备7a、7b、……、7n上从本地总线主控装置3接收并且存储在所述数据总线用户设备上。在这里示出的实施例中，指令列表17、18和19作为表格呈现。但是本领域技术人员了解，也可以使用其他形式的指令列表17、18和19。在这里示出的实施例中，指令列表17、18和19在第一列中分别包含要由数据总线用户设备7a、7b、……、7n执行的相应的指令。在此，“R”(英语：Read)表示应读取某些内容，“W”(英语：Write)表示应写入某些内容。但是，也可以执行其他操作，比如像“与”(“AND”)、“或”(“OR”)、“非”(“NOT”)、“或非”(“NOR”)、“异或”(“XOR”)、“与非”(“NAND”)、“移位”(“SHIFT”)、“跳过”(“SKIP”)、“增值”(“INCREMENT”)，等等。在第二列中存在用于执行由指令定义的操作的操作数。本领域技术人员了解，应由数据总线用户设备7a、7b、……、7n执行的操作在软件技术上可以寄存在指令列表中，例如以功能的形式寄存，或者所述操作可以在硬件技术上通过存在于数据总线用户设备7a、7b、……、7n上门电路实现，从而指令列表仅指示所述操作要经过的门。本领域技术人员了解，根据在数据总线用户设备7a、7b、……、7n中的存储器的使用情况，指令列表可以设计为复杂程度或高或低，即从高级编程语言中的程序代码到机器语言，亦即可以由数据总线用户设备7a、7b、……、7n的处理单元12直接执行的指令。在此，机器代码包括一组字节，其可以代表命令以及数据。本地总线主控装置3可以在产生指令列表时将指令列表立即以机器代码发送给相应的数据总线用户设备7a、7b、……、7n，或者向所述数据总线用户设备发送呈程序代码形式的指令列表，这种程度代码可以由数据总线用户设备7a、7b、……、7n单个地汇编并且转换成机器语言。如果本地总线主控装置3将指令列表立即以机器语言的形式发送给数据总线用户设备7a、7b、……、7n，那么这具有如下优点：数据总线用户设备7a、7b、……、7n不需要昂贵的处理单元12，因为所述数据总线用户设备不必具有汇编所包含的指令列表的能力。不过，如果使用较复杂的数据总线用户设备7a、7b、……、7n，那么在数据总线用户设备7a、7b、……、7n本身上进行汇编是有利的，因为在这种情况下本地总线主控装置3不必具有关于数据总线用户设备7a、7b、……、7n的硬件的知识。但是本领域技术人员了解，指令列表的复杂性能适配于数据总线用户设备7a、7b、……、7n的复杂性。

在这里示出的实例中，为了简单，省略了机器代码或程序代码，而是列出可读的实例。本领域技术人员了解，也可以以程序代码或机器代码的形式实现这些实例。此外，本领域技术人员了解，在这里给出实例仅出于阐述美的，而不限制性地理解。

在这里示出的实例中，在用于数据总线用户设备7a的第一指令列表17a中的第一指令是"R"，亦即读取。在第二列中给出应读取什么，亦即过程数据P1。在此，可以将过程数据P1例如指定为循环通过环型总线的循环帧的一位或者例如按照数据包的一个单元最多8位的位区域。在第一指令列表17a中的第二指令是“W”，亦即写入。在第二列中定义应写入什么和写入哪里，亦即在数据总线用户设备7a的输出端14a上的读取的过程数据P1。在此，在输出端14a上写入过程数据7a例如意味着，给执行器16a预定额定值或调节值，借助所述执行器16a执行动作。优选地，用于输入端或输出端的过程数据的值暂存在存储器30中。数据总线用户设备7b和7n的指令列表18a和19a具有如下指令：在这里仅读取过程数据P2和P3并且将所述过程数据写入到数据总线用户设备7b和7n的相应的输出端14b和14n上。即使在这里未示出，本领域技术人员也了解，可以从各个数据总线用户设备7a、7b、……、7n的输入端13a、13b、13n读取，亦即，例如从与输入端13a、13b、13n连接的传感器15读取测量值并且将相应的测量值作为过程数据写入到过程数据包的存在于数据总线用户设备7a、7b、……、7n上的部分中。

每个在该实施例中示出的数据总线用户设备7a、7b、……、7n具有两个指令列表17a和17b、18a和18b、19a和19b。所述指令列表17、18、19指定用于数据总线用户设备7a、7b、……、7n的不同的运行模式。例如，指令列表17a、18a和19a在常规运行中使用，而指令列表17b、18b和19b在故障情况中使用。也可设想的是，在常规运行期间使用不同的指令列表17、18、19，以便产生环型总线6的不同的特性，例如针对机器人的两个工具的两种配置，等等。借助于指令列表索引可以通知数据总线用户设备7a、7b、……、7n应该使用哪种指令列表a或b。

本领域技术人员了解，在该实施例中示出的指令列表17、18和19以及提到的指令仅示例性地理解，并且指令列表17、18、19可以包括任意的指令并且可以任意地寄存在数据总线用户设备7a、7b、……、7n的存储器30中或者可以寄存在数据总线用户设备7a、7b、……、7n至少可访问的存储器中。在此，可能的指令或者指令组唯一地并且仅取决于各个数据总线用户设备7a、7b、……、7n对于处理时间具有多少时钟。当数据总线用户设备7a、7b、……、7n例如局限于两个工作时钟时，本领域技术人员了解，可能的待处理的指令组也是受限的。因此，优选仅使用固定量的命令。

在此，优选由本地总线主控装置3执行指令列表17、18、19的产生并且将它们提供给数据总线用户设备7a、7b、……、7n。所述本地总线主控装置可以在初始化阶段中分别向各个数据总线用户设备7a、7b、……、7n发送产生的指令列表17、18、19。

接着，本地总线主控装置3可以将指令列表索引前置于过程数据P1、P2、P3并且借助指令列表索引通知数据总线用户设备7a、7b、……、7n应针对过程数据P1、P2、P3使用哪个指令列表17a/b、18a/b、19a/b。因此，本地总线主控装置3可以根据所期望的运行模式通知数据总线用户设备7a、7b、……、7n应该使用哪个指令列表17a/b、18a/b、19a/b。如果本地总线主控装置3识别出故障情况，则本地总线主控装置3可以发送属于故障情况或者特殊故障图像的指令列表索引，以便将环型总线6置于特殊的故障模式中。这样的故障情况指令列表仅包含将执行器停止或者移动到故障情况位置等等中的指令。在此，仅允许本地总线主控装置3变更指令列表索引。本地总线主控装置3借助属于指令列表索引的指令列表控制安全功能。

图3示出由本地总线主控装置3产生的数据包20的实例的示意图，该数据包具有过程数据P1、P2、P3和字段22中的指令列表索引ILI。在此，所示出的数据包具有至少一个通常的包头部分、信息部分以及校验和部分。所示出的数据包20也可以称为过程数据包。

包头部分包含字段21，该字段包含唯一的一次性的位模式IDE，其也可以称为代码字或标识符。代码字定义了包的开头。通过编码确保代码字不会在数据包20内再次意外出现。唯一的位模式或者代码字的数量和配置与在环型总线6上使用的编码有关。然而备选地或附加地，也可以在所使用的总线协议中定义特殊的位模式或代码字。在此，仅意味着，数据总线用户设备7a、7b、……、7n可以由字段21的位模式或者代码字一对一地识别出在数据包20中包含过程数据P1、P2、P3、……。在这里示出的实施例中，数据总线用户设备7a、7b、……、7n了解，当接收带有位模式IDE的字段21时，在数据包20内的随后的数据包含过程数据P1、P2、P3。

包头部分也还可以包含其他信息，这些信息例如指示数据包20是沿上行方向还是下行方向运动。为此，最后的数据总线用户设备7n例如可以将如下信息写入到包头部分中，即数据包20已经经过该数据总线用户设备7n并且朝向本地总线主控装置3发送回去。

本领域技术人员也还已知其他可以写入到数据包20的包头部分中的字段，这些自动可以用于通过数据总线用户设备7a、7b、……、7n进行控制或者识别故障。

数据包20的信息部分在过程数据开始时或者在过程数据之前可以具有指令列表索引字段22(ILI)，其指示出数据总线用户设备7a、7b、……、7n应该使用哪种指令列表17a/b、18a/b、19a/b。指令列表索引22与IDE22恒定地间隔并且因此在数据包20内部设置在预定的位置上。备选于图3中的实施例，指令列表索引22也可以直接邻接于IDE21或者相对于数据包20的另一个能单义识别的字段固定地定位。这使数据总线用户设备7a、7b、……、7n有利地实现借助于在指令列表索引22数据包20中的配置方式确定和读出该指令列表索引。

在此，指令列表索引22例如可以在环型总线6的正常运行中规定，所有数据总线用户设备7a、7b、……、7n使用其第一指令列表17a、18a、19a，反之，在故障情况下使用第二指令列表17b、18b、19b。

此外，信息部分(净荷)具有实际的过程数据P1、P2和P3。这些过程数据P1、P2和P3在这里示出的实施例中以不同的图案示出。在这里示出的实施例中，过程数据P1指定用于环型总线6中的数据总线用户设备7a，过程数据P2指定用于环型总线6中的数据总线用户设备7b并且过程数据P3指定用于环型总线6中的数据总线用户设备7n。“指定”在上下文中意指，各个过程数据P1、P2、P3适用于，由指定使用它们的数据总线用户设备7a、7b、……、7n用于在刚好这个数据总线用户设备7a、7b、……、7n上例如执行控制、调节和评价。在一种备选的实施方式中，过程数据P1、P2、P3也可以指定用于两个数据总线用户设备7a、7b、……、7n。

此外，数据包20在信息部分中还具有字段23，该字段可以设计为计数器值，并且该计数器可以被每个已经传输数据包20(或者数据包20的包含计数器值的部分)的数据总线用户设备7a、7b、……、7n增值或减值。因此，本地总线主控装置3可以检查数据包20是否已经被所有数据总线用户设备7a、7b、……、7n。

此外，数据包20也可以具有校验部分，利用该校验部分可以执行循环的冗余检查(英语：cyclic redundancy check,CRC)。

通过利用指令列表17、18、19将数据总线用户设备7a、7b、……、7n程序化和利用每个数据包20指示数据总线用户设备7a、7b、……、7n使用符合期望的运行模式的特定的指令列表17a/b、18a/b、19a/b的可能性，提供了一种能在运行期间变更环型总线6的特性的简单的可能性。

因此，在使用指令列表索引和指令列表17、18、19的情况下通过环型总线结构6可以实现的是，在通过本地总线主控装置3集中处理和控制的同时通过数据总线用户设备7a、7b、……、7n提供过程数据P1、P2、P3的非中心的处理。作为中央元件的本地总线主控装置3经由指令列表索引和事先程序化的指令列表17、18、19这样操控各个数据总线用户设备7a、7b、……、7n，使得通过环型总线6的所有数据总线用户设备7a、7b、……、7n进行过程数据P1、P2、P3的总处理。附加地，各个数据总线用户设备7a、7b、……、7n具有自身的智能件、例如单片机，所述智能件尤其用于通信，亦即用于无过程数据P1、P2、P3、例如用于将指令列表17、18、19程序化的过程数据的通信。

图4示出用于将数据总线用户设备7a、7b、……、7n程序化的数据包24的示意图。该数据包24也可以被称为通信数据包并且可以在进行通信期间插入，以便向数据总线用户设备7a、7b、……、7n发送指令列表17、18、19。在此，数据包24可以嵌入运行的循环的通信的数据包的序列中并且用于将数据总线用户设备7a、7b、……、7n程序化。在此，数据总线用户设备7a、7b、……、7n的程序化借助于指令列表信息发生，所述指令列表信息在数据包24中被发送给待程序化的数据总线用户设备7a、7b、……、7n。

在此，数据包24包括通常的包头部分、信息部分和校验和部分。包头部分包含字段25，该字段包含唯一的一次性的位模式MWR，其也可以称为代码字或标识符。数据总线用户设备7a、7b、……、7n了解，当发生位模式MWR时，向数据总线用户设备7a、7b、……、7n提供数据。在此，所述数据可以刚好是用于数据总线用户设备7a、7b、……、7n的指令列表17、18、19，以便将数据总线用户设备7a、7b、……、7n程序化。数据包24的包头还可以包含其他信息，这些信息对于控制或者故障识别来说是需要的(在这里未示出)。

数据包24的信息部分包含字段26，在该字段中寄存要寻址的数据总线用户设备7a、7b、……、7n的地址。仅地址与寄存在字段26中的地址一致的数据总线用户设备7a、7b、……、7n读取数据包24的信息部分的指令列表数据28。信息部分也还可以具有另一字段27，该字段可以由地址寄存在字段26中的相应的数据总线用户设备7a、7b、……、7n使用，以用于故障识别、故障传播，或者该字段27可以包含应将指令列表数据28存储在哪里的指示。指令列表数据28可以包含至少一个或多个指令列表17、18、19。在将指令列表17、18、19存储在相应的数据总线用户设备7a、7b、……、7n之后，也可以说，进行数据总线用户设备7a、7b、……、7n的程序化。在此，指令列表17、18、19具有指令组，这些指令组定义了要由数据总线用户设备7a、7b、……、7n执行的处理。此外，数据包24也还可以具有校验和部分，利用该校验和部分可以执行循环的冗余检查。

指令列表17、18、19和指令列表索引也允许在运行期间将新增加的数据总线用户设备程序化，而在此不需要中断运行。在此，例如仅需要将通信数据包24嵌入到循环通信中，该通信数据包允许利用指令列表17、18、19将新的数据总线用户设备程序化。如果例如将一个数据总线用户设备增加给环型总线6，那么该数据总线用户设备可以在本地总线主控装置3中相关联。于是，本地总线主控装置3保存未使用的指令列表索引并且针对新的数据总线用户设备产生一个或多个指令列表。同样地，本地总线主控装置3将环型总线的剩余的数据总线用户设备7a、7b、……、7n中的指令列表程序化，将这些指令列表配属于新的、目前未使用的指令列表索引。在所述程序化器件，利用目前使用的指令列表索引进一步运行过程，其中，新增加的数据总线用户设备还不能处理过程数据P1、P2、P3。

在图2中示出的实例中，数据总线用户设备7a、7b、……、7n分别具有两个指令列表17a/b、18a/b和19a/b，相应地，指令列表索引已经使用“一”和“二”。与之相应地，未使用的指令列表索引是“三”。接着，将新产生的一个或多个指令列表借助于通信数据包24发送给新的数据总线用户设备并且利用未使用的指令列表索引找出。这例如可以意味着，所述至少一个新的指令列表寄存在新增加的数据总线用户设备的存储器中的第三位置上。备选地，新的指令列表也可以任意地寄存在新增加的数据总线用户设备的存储器中，但是在这种情况下建立一个指向新的指令列表在存储器中的位置的引用。在此，所述引用的索引相当于未使用的指令列表索引。

在该进程中也可以将剩余的(先前的)数据总线用户设备7a、7b、……、7n程序化。在此，本地总线主控装置3例如也可以借助通信数据包向数据总线用户设备7a、7b、……、7n发送各一个“第三”指令列表，该指令列表相应地存储在数据总线用户设备7a、7b、……、7n中。在此，第三指令列表与先前的不同。备选于利用“第三”指令列表将所有数据总线用户设备7a、7b、……、7n程序化，也可以指示剩余的数据总线用户设备7a、7b、……、7n提供一种引用，该引用能通过目前还未使用的指令列表索引找出并且指向暂时已使用的指令列表17a/b、18a/b和19a/b。

于是，本地总线主控装置3可以利用下一个过程数据包20向所有数据总线用户设备7a、7b、……、7n发送指令列表索引，该指令列表索引指向“第三”指令列表。以这种方式可以无线地接入新增加的数据总线用户设备，而不发生在环型总线6上的通信的过于显著的中断。因此，可以借助指令列表索引无线地转换。

可以以类似的方式在运行期间针对不变的环型总线6的不同的运行模式增加和移除指令列表17、18、19。首先，识别未使用的指令列表索引，亦即未配属于指令列表17、18、19的指令列表索引。本地总线主控装置3可以执行该识别，本地总线主控装置例如具有如下信息：在各个数据总线用户设备7a、7b、……、7n中存储哪些指令列表并且能通过哪些指令列表索引找出这些指令列表。在识别之后产生新的指令列表。接着，将新的指令列表发送给应接收新的指令列表的数据总线用户设备7a、7b、……、7n，例如利用相应的通信数据包24发送。接着，将新的指令列表存储在一位置上，该位置能利用未使用的指令列表索引找出或者能通过一引用找出。之后，本地总线主控装置3可以向所有数据总线用户设备7a、7b、7n发送指向新的指令列表的指令列表索引。以这种方式也可以在运行期间无线地转换。

图5示意性地示出数据总线用户设备7a。在这里仅示例性地示出数据总线用户设备7a并且应理解，剩余的数据总线用户设备7b、……、7n可以具有相同的结构。数据总线用户设备7a具有用于沿下行方向(亦即远离本地总线主控装置3)接收和发送数据包20、24或者数据包20、24的部分的接口8和接口9，以及用于沿上行方向(亦即朝向本地总线主控装置3)继续传送数据包20、24或者数据包20、24的部分的接口10和11。但是如在这里示出的实施例中所示，仅发生沿下行方向的处理而不发生沿上行方向的处理。这通过在接口10和11之间的直接连接表明。

在这里示出的实施例中，数据总线用户设备7a具有查找表29(英语：Lookup-Table，LUT)。在这里示出的实施例中，查找表29具有两列和多行，并且寄存在数据总线用户设备7a的存储器和寄存器中。查找表29的第一列在二进制的编码中具有0至15的值域。与之相应地，第一列包括值0000(0)、0001(1)、0010(2)、0011(3)、0100(4)、0101(5)、0110(6)、0111(7)、1000(8)、1001(9)、1010(10)、1011(11)、1100(12)、1101(13)、1110(14)、1111(15)。在第二列中，第一列的每个值配置有存储器30中的特定的存储地址。存储地址也可以被称为引用，其中，每个引用能通过0至15的特定的值找出。

与之相应地，在这里示出的实施例中，所述引用包含存储地址。在此，存储地址指向存储器30中的位置，在该位置处存储相应的指令列表17a、17b的第一指令。在列表中的随后的指令通过计数器值32选择，该计数器值将地址增值。因此，以二进位值0000编索引的引用例如指向存储器30中的存储位置00xx01。在数据总线用户设备的存储器30中在存储地址00xx01上存在指令列表17a的第一指令。

在此，指令列表17a针对每个符号或者数据包(20)中的每个过程数据P1、P2、P3具有一个指令。如果不应处理特定的过程数据，则指令列表17a在该位置处具有“跳过”(“SKIP”)指令。计数器值32表明，直接由数据总线用户设备7a、7b、……、7n处理第几个过程数据P1、P2、P3，并且与之相应地，计数器值32指向刚好由指令列表17a使用的指令。在处理之后变更计数器值32，从而在下一个过程数据P1、P2、P3时使用指令列表17a中的下一个指令。本领域技术人员了解，在这里表明的过程数据P1、P2和P3仅分别执行一部分符号，其中，所述符号例如可以包括8位、即1字节。

如果使用第二指令列表17b，那么经由指令列表索引寻址利用第二二进位值0001编索引的且指向存储地址0AxxA5的引用。在数据总线用户设备的存储器30中在存储地址0AxxA5上存在指令列表17b的第一指令。因此，在这里示出的实施例中能够为多达16个引用编索引，亦即，能够在数据总线用户设备7a的存储器中找到多达16个指令列表，其中，指令列表针对每个过程数据P1、P2、P3分别具有一指令，或者针对每个包含过程数据P1、P2和P3的符号具有一指令。

在初始化阶段期间或者在运行期间将指令列表17a/17b发送给数据总线用户设备7a，例如借助于通信数据包24发送。数据总线用户设备7a经由接口8接收指令列表17a/b，该接口配置有接收/发送电路31。数据总线用户设备7a可以指示：提供查找表29，或者针对每个新包含的指令列表17a/b在查找表29中的还未使用的位置处加入引用，该引用指向新增加的指令列表17a/b的存储地址。数据总线用户设备例如可以接收第一指令列表17a，该第一指令列表从位置00xx01起寄存在存储器30中并且在查找表29中的第一位置处寄存对该存储地址的引用。因此，相应的引用以二进制值0000编索引。当数据总线用户设备接收第二指令列表17b时，数据总线用户设备7a例如将该第二指令列表从位置0AxxA5起寄存在存储器中并且在查找表29中的第二位置处寄存相应的引用。因此，相应的引用以二进制值0001编索引。

在数据总线用户设备7a运行期间，所述数据总线用户设备经由接口8在接收电路31上接收数据包20的部分。数据包20的一部分是指令列表索引字段22。该字段22包含对应于在查找表29中的位置的值。指令列表索引字段22例如可以包含二进制值0001。该值为对存储地址0AxxA5的引用编索引，亦即指向数据总线用户设备7a的第二指令列表17b。

因此，数据总线用户设备7a的处理单元12经由指令列表索引字段22指示：使用第二指令列表17b，以便处理过程数据P1、P2、P3、……，所述过程数据跟随指令列表索引字段22。

本领域技术人员了解，即使在该实施例中示例性地示出借助指令列表索引字段22指向第二指令列表17b，指令列表索引字段22也可以采用其他值并且因此为其他引用编索引，所述其他引用可以指向其他保留在存储器30中的指令列表。

附图标记列表

1 内存可编程的控制器(PLC)

2 上级的总线

3 本地总线主控装置

4 第一接口

5a、5b 第二接口

6 环型总线

7a、7b、7n 数据总线用户设备

8 第一下行数据接口

9 第二下行数据接口

10 第一上行数据接口

11 第二上行数据接口

12 处理单元

13、14 输入端/输出端

15 传感器

16 执行器

17、18、19 指令列表

20 过程数据包

21 IDE代码字

22 指令列表索引

P1、P2、P3 过程数据

23 计数器值

24 通信数据包

25 MWR代码字

26 地址字段

27 另一字段

28 指令列表数据

29 查找表

30 存储器

31 接收电路

32 计数器值

Claims (16)

1.用于处理过程数据(P1、P2、P3)的方法，所述处理通过本地总线(6)的、尤其环型总线的数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)实现，所述方法包括：

在数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)上接收至少一个指令列表(17、18、19)，其中，所述指令列表(17、18、19)具有用于处理过程数据(P1、P2、P3)的指令组；

将所述至少一个指令列表(17、18、19)存储在存储器(25)中；

在数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)上接收指令列表索引ILI；

当ILI配属于存储的指令列表时，基于所接收的ILI选择所述至少一个存储的指令列表(17、18、19)中的一个指令列表；以及

通过数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)执行所选择的指令列表(17、18、19)的指令组以用于处理过程数据(P1、P2、P3)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，存储所述至少一个指令列表(17、18、19)包括：

建立对所述至少一个存储的指令列表(17、18、19)的引用，和/或

将所述至少一个指令列表(17、18、19)存储在存储器(25)中的事先确定的存储位置上。

3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，ILI指向存储有所述至少一个指令列表(17、18、19)的存储位置或者指向一引用，该引用指向所述至少一个指令列表(17、18、19)的存储位置。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，在数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)上从本地总线(6)的本地总线主控装置(3)接收所述至少一个指令列表(17、18、19)。

5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，在过程数据(P1、P2、P3)之前接收ILI。

6.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，在数据包(20)中接收过程数据(P1、P2、P3)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述数据包(20)包含ILI和过程数据(P1、P2、P3)。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述数据包(20)设置在循环帧中。

9.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，接收至少两个指令列表(17a/b、18a/b、19a/b)，并且其中，所述至少两个所接收的指令列表(17a/b、18a/b、19a/b)中的第一指令列表(17a、18a、19a)具有用于以第一配置在数据包(20)内的过程数据(P1、P2、P3)的第一指令组，并且其中，所述至少两个所接收的指令列表(17a/b、18a/b、19a/b)中的第二指令列表(17b、18b、19b)具有用于以第二配置在数据包(20)内的过程数据(P1、P2、P3)的第二指令组，其中，所述第一配置与第二配置不同。

10.根据上述权利要求之一所述的方法，其中，仅一个单义的ILI配置给每个指令列表(17a/b、18a/b、19a/b)。

11.本地总线(6)的、尤其环型总线的数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)，所述数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)具有：

用于接收(26)至少一个指令列表(17、18、19)的器件，其中，所述指令列表(17、18、19)具有用于处理过程数据(P1、P2、P3)的指令组，以及用于接收指令列表索引ILI的器件；

用于存储(25)至少一个指令列表(17、18、19)的器件；

用于选择(24)所述至少一个存储的指令列表(17、18、19)中的一个指令列表的器件，所述选择在指令列表索引ILI配属于存储的指令列表时基于所接收的指令列表索引ILI实现；以及

用于执行(12)所选择的指令列表(17、18、19)的指令组以便处理过程数据(P1、P2、P3)的器件。

12.根据权利要求11所述的数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)，其中，基于所选择的指令列表(17、18、19)的指令组处理过程数据(P1、P2、P3)至少包括读取和/或写入过程数据(P1、P2、P3)。

13.根据权利要求11或12所述的数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)，其中，仅一个单义的ILI配置给每个指令列表(17a/b、18a/b、19a/b)。

14.本地总线系统，其具有：

本地总线主控装置(3)；

根据权利要求11至13所述的本地总线(6)的至少一个数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)，

其中，所述本地总线主控装置(3)具有：

用于产生带有指令列表索引ILI和过程数据(P1、P2、P3)的数据包(20)的器件；以及用于将数据包(20)传输给所述至少一个数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)的器件。

15.根据权利要求14所述的本地总线系统，其中，所述本地总线主控装置(3)还具有：

用于针对所述至少一个数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)产生至少一个指令列表(17、18、19)的器件；以及

用于将指令列表(17、18、19)传输给所述至少一个数据总线用户设备(7a、7b、……、7n)的器件。

16.根据权利要求14或15所述的本地总线系统，其中，所述本地总线主控装置(3)还具有：

用于识别出至少一个ILI未配置有指令列表(17、18、19)的器件；以及

用于将一个ILI配置给恰好一个指令列表(17、18、19)的器件。

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