-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Adressvergabe
in einem normierten Feldbus-System
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Ein
normiertes Feldbus-System der erfindungsgemäßen Art weist jeweils eine
Mehrzahl von Feldbus-Teilnehmern auf, die unter Zwischenschaltung
einer jeweiligen Bus-Schnittstelle über den
eigentlichen Feldbus (d. h. das elektrische oder optische Übertragungsmedium)
miteinander verbunden sind, wobei der gegenseitige Datenaustausch über fest
definierte Protokolle erfolgt; mindestens einer der Teilnehmer eines
solchen Feldbus-Systems hat dabei eine übergeordnete Funktionalität und wird
daher als "Master" bezeichnet, während die
in überwiegender
Mehrzahl vorhandenen anderen Teilnehmer lediglich eine untergeordnete
Funktionalität
aufweisen und daher als "Slave" bezeichnet werden.
Derartige Feldbus-Systeme finden vor allem in der Fertigungs- und
Prozess-Automatisierung, der Verkehrstechnik sowie auch der Energieerzeugung
und -verteilung Anwendung. Demgemäß handelt es sich bei den eingesetzten
Master-Teilnehmern häufig
um leistungsfähige
Prozessrechner, während
die meisten Slave-Teilnehmer in der Regel lediglich als vergleichsweise
einfache Sensoren oder Aktuatoren ausgebildet sind.
-
Bei
derartigen Feldbus-Systemen ist es zur störungsfreien gegenseitigen Kommunikation
der Teilnehmer zwingend erforderlich, dass jeder Teilnehmer eine
ihn identifizierende, eindeutige Adresse aufweist, d. h. eine Adresse,
die in dem jeweils realisierten Feldbus-System nur ein einziges
Mal vergeben worden ist. Bei den meisten derzeit eingesetzten Feldbus-Systemen,
wie beispielsweise dem in der Norm EN 50170 bzw. den Normen IEC
61158 und IEC 61784 standardisierten Feldbus mit der Markenbezeichnung "Profibus", der sich mittlerweile
als Industriestandard etabliert hat, ist bedauerlicherweise jedoch
keinerlei Mechanismus vorgesehen, der die Vergabe bzw. Zuteilung
der jeweiligen Adressen zu den Teilnehmern unter Vermeidung eines
Adressenkonflikts erleichtern oder gar automatisieren würde. Demgemäß ist es
beim Entwurf eines solchen Feldbus-Systems von grosser Bedeutung,
die Adressvergabe genau zu planen; auch das Einbinden eines neuen
Teilnehmers muss mit entsprechender Sorgfalt hinsichtlich der Adresseinstellung
durchgeführt werden,
zumal die allermeisten als Teilnehmer vorgesehenen Geräte hersteller-
bzw. werkseitig sogar auf ein- und dieselbe Adresse voreingestellt
sind (im Falle des vorgenannten Profibusses ist in der Norm hierfür die feste
Adresse 125 vorgesehen).
-
Um
zumindest vermeiden zu können,
dass ein für
die Adressvergabe zuständiger
Service-Techniker die gewünschte
neue Adresse durch manuelles Betätigen
von DIP-Schaltern oder dergleichen einstellen muss, werden mittlerweile
in der Regel selbst einfache Slave-Teilnehmer mit einer Funktionalität ausgestattet,
die es diesen Geräten
erlaubt, die Ihnen über
den Bus übermittelte
gewünschte
neue Adresse in einem RAM-Speicher oder dergleichen zu speichern
und diese dann bei ihrer nächsten
Inbetriebnahme als neue Bus-Adresse zu verwenden. Da diese Geräte jedoch,
wie erwähnt,
werkseitig alle auf die gleiche Standard-Adresse voreingestellt
sind, kann dieser softwaremäßige Adressvergabe-Vorgang
aber nicht an einem im Betrieb befindlichen Feldbus-System vorgenommen
werden, sondern muss mit Hilfe eines speziellen Programmiergeräts durchgeführt werden,
das eine eingebaute Bus-Schnittstelle aufweist.
-
Da
der zuständige
Techniker somit stets vor Ort, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme
des erwähnten
Programmiergeräts,
die geeignete Adressvergabe durchführen muss, lassen sich in der
Praxis durch Fehleingaben verursachte Adresskonflikte nicht immer
vermeiden; da diese nicht leicht zu lokalisieren sind, gestaltet
sich die Fehlersuche entsprechend aufwendig. Unabhängig davon
ist die manuelle Eingabe der geeigneten Adresse(n) vor Ort mit vergleichsweise
hohem Arbeitsaufwand und dementsprechenden Kosten verbunden.
-
Bus-Systeme,
bei denen die vorstehenden Probleme durch eine automatisierte Adressvergabe weitgehend
beseitigt werden, sind bereits bekannt.
-
Beispielsweise
offenbart die
DE 197
33 906 C2 ein Bus-System, bei dem ein in der Master-Betriebsart
befindlicher Teilnehmer eine bestimmte Signalfolge an alle Slave-Teilnehmer
sendet, nach deren Empfang jeder Slave-Teilnehmer, dem noch keine Adresse zugeordnet
wurde, sofort eine vorbestimmte Antwort-Signalfolge aussendet. Nach
Ablauf einer festgelegten Zeitspanne, innerhalb der keine Aktionen
stattfinden dürfen,
schaltet der betreffende Slave-Teilnehmer in einen Empfangsmodus
um, der ihm den Empfang eines vom Master-Teilnehmer ausgesendeten
sogenannten Tauftelegramms zur Einleitung der Adressvergabe ermöglicht.
-
Dieses
bekannte Adressvergabe-Verfahren weist den Nachteil auf, dass die
Slave-Teilnehmer relativ komplex aufgebaut sein müssen, da
sie nicht nur ein diesem Verfahren entsprechendes Protokoll anwenden
müssen,
sondern darüber
hinaus auch eine Zeitsteuerung beherrschen müssen, die eine Umschaltung
aus einem Konfigurationsmodus in einen Betriebsmodus (Empfangsmodus
für ein
Tauftelegramm) bewirkt.
-
Aus
der
DE 199 52 883
A1 ist ein Bus-System für
eine Mehrzahl von Teilnehmern bekannt, bei dem die Teilnehmer des
Bus-Systems für
eine Vergabe von eindeutigen Adressen zeitlich aufeinanderfolgend
aktiviert werden und eine eigenständige Adresszuteilung vornehmen.
Will ein aktivierter Teilnehmer ein Datenpaket aussenden, nimmt
er die erste freie bzw. die nächste
unbelegte Adresse einer vordefinierten Reihenfolge an. Jeder der
Teilnehmer muss daher so aufgebaut sein, dass er die auszugebende
Startadresse bestimmen kann und ferner Kenntnis darüber hat,
wieviele Teilnehmer im Bus-System vorhanden sind und welcher der übrigen Teilnehmer
das Datenpaket zu verwerten hat.
-
Ein
Nachteil dieses bekannten Systems ist erneut in dem dafür benötigte komplexen
Aufbau der einzelnen Teilnehmer zu sehen, da jeder der Teilnehmer
zur Übertragung
eines Datenpakets ständig über die
Anzahl und Position der anderen Teilnehmer informiert sein muss.
Ferner müssen
Teilnehmer die Fähigkeit
aufweisen, Informationen von anderen Teilnehmern zu verarbeiten,
eine für
sie bestimmte Nachricht zu erkennen und gegebenenfalls eintreffende
Startadressen derart zu verändern,
dass das Adressfeld an der vorgesehenen Zieladresse einen für das Bussystem
vordefinierten Grenzwert aufweist.
-
Aus
der
DE 38 38 152 A1 ist
ein Verfahren zur Erfassung und Identifizierung von Busteilnehmern
bekannt, bei dem die Slave-Teilnehmer innerhalb von zwei Konfigurationszyklen
ihre absolute Adresse zugewiesen bekommen. Im ersten Konfigurationszyklus
erhält
der Master-Teilnehmer Aufschluss über die Position und die Anzahl
der Slave-Teilnehmer,
deren relative Adresse sowie deren Identität.
-
Der
zweite Konfigurationszyklus beinhaltet ein Telegramm mit einer absoluten
Adresse jedes Teilnehmers, die in das jeweilige Arbeitsregister
der Teilnehmer eingeschrieben wird. Ein Nachteil bei der Duchführung dieses
bekannten Verfahrens ist wiederum, dass die einzelnen Slave-Teilnehmer mit einer
entsprechend hohen "Intelligenz" ausgestattet sein
müssen,
um Änderungen
bei einem empfangenen Adressbyte eines Konfigurationstelegramms
vornehmen und es für
den nächsten
Slave-Teilnehmer neu generieren zu können.
-
Die
DE 195 45 566 C2 offenbart
schließlich ein
Verfahren zur Übertragung
von Daten zwischen Teilnehmern eines Bus-Systems, bei dem sich ein Teilnehmer
in einer Master-Betriebsart befindet und eine Nachricht an andere,
sich in einer Slave-Betriebsart befindliche Teilnehmer aussendet.
Eine von dem Master ausgesendete Nachricht enthält jeweils einen Erkennungsteil,
der von einem Slave-Teilnehmer zum nächsten weitergegeben wird,
wobei der Erkennungsteil von jedem Slave-Teilnehmer verändert und
als veränderte
Nachricht an den Master weitergegeben wird. Das Weiterleiten der
Nachricht und das Ändern
des Erkennungsteils sowie die Anwendung des entsprechenden Protokolls
bedingt jedoch, dass der Aufbau jedes einzelnen Slave-Teilnehmer relativ
komplex ist. Ferner können
die Nachrichten des Masters nicht von allen Slave-Teilnehmern gleichzeitig
aufgenommen und ausgewertet werden, sondern müssen von Teilnehmer zu Teilnehmer
weitergereicht, eingelesen, ausgewertet und gegebenenfalls ausgeführt werden,
so dass die übertragene Datenmenge
entsprechend zunimmt.
-
Abgesehen
von den vorstehend aufgezeigten Nachteilen dieser bekannten Bus-Systeme,
insbesondere was die erforderliche zusätzliche Komplexität und den
damit entsprechend erhöhten
Preis der Teilnehmer betrifft, scheidet die Anwendung der dort gezeigten
Prinzipien bei einem gattungsgemäßen Feldbus-System
schon deshalb aus, weil dies einen erheblichen Eingriff in den vorgegebenen
Standard bzw. eine Erweiterung der Normierung dieser Feldbus-Systeme bedeuten
würde,
um die erforderlichen Busprotokolle geeignet ändern zu können.
-
Wenn
man sich vor Augen hält,
dass beispielsweise die Normierung des erwähnten Profibusses eine erhebliche
Zeitdauer in Anspruch genommen hat, da lange Zeit keine Einigung
zwischen den betroffenen Ländern
zu erzielen war, kann man sich vorstellen, dass eine nochmalige Änderung
des festgelegten Standards sicher nicht durchzusetzen ist. Darüber hinaus
ist zu bedenken, dass die derzeit standardisierten Feldbus-Systeme
jeweils bereits in sehr grossen Stückzahlen industriell eingesetzt
werden (alleine vom Profibus sind mehrere Hunderttausend Installationen
bekannt), so dass die erforderliche Anpassung des Busprotokolls
sowie die Erweiterung der Funktionalität der zu adressierenden Teilnehmer
faktisch nicht machbar ist.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein
Feldbus-System der gattungsgemäßen Art
so weiterzubilden, dass eine weitgehend automatisierte Vergabe geeigneter
Adressen durchgeführt
werden kann, und zwar ohne das in dem jeweils verwendeten Feldbus-System
normierte Protokoll in irgendeiner Weise ändern zu müssen.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
-
Der
Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist somit in der Verwendung
einer vom Feldbus unabhängigen
Fern-An steuerungseinrichtung zu sehen, die einen der Master-Teilnehmer mit einer
wählbaren
Anzahl der anderen Teilnehmer verbindet, wobei diese Fern-Ansteuerungseinrichtung
nach der Lehre der Erfindung so ausgebildet ist, dass der an sie
angeschlossene Master-Teilnehmer in der Lage ist, die mit ihm verbundenen
Teilnehmer selektiv gegenüber
dem Feldbus zu aktivieren und zu deaktivieren. Das heißt, der
genannte Master-Teilnehmer ist in der Lage, unter Umgehung der Funktionalität des Feldbusses
und ohne dessen Protokolle verwenden zu müssen die mit ihm verbundenen
Teilnehmer so zu beeinflussen, dass sie quasi gegenüber dem
Feldbus "sichtbar" sind oder nicht.
-
Nach
der Lehre der Erfindung ist in dem genannten Master-Teilnehmer weiterhin
eine Steuereinrichtung vorgesehen, die in der Lage ist, für jeden
mit ihr verbundenen Teilnehmer eine eindeutige, im Feldbus-System
noch nicht definierte neue Adresse zu ermitteln; indem diese Steuereinrichtung
nunmehr den für
die betreffende Adresse jeweils vorgesehenen Teilnehmer im aktiven
Zustand (d. h. unter Verwendung des Feldbusses) veranlasst, diese
Adresse zu speichern, kann durch eine anschließene Deaktivierung über die
Fern-Ansteuerungseinrichtung erreicht werden, dass dieser Teilnehmer
nach der nächsten
Aktivierung gegenüber
dem Feldbus-System die neue Adresse aufweist.
-
Mit
den vorstehenden Maßnahmen
wird erfindungsgemäß somit
einerseits erreicht, dass die Vergabe geeigneter Adressen weitgehend
automatisch erfolgen kann, so dass keine qualifizierte Techniker
erforderlich sind, um die geeigneten Adressen vor Ort einzustellen;
auch die Gefahr von fehlerhaften Adresszuweisungen kann dadurch
beseitigt werden. Insgesamt wird mit der Erfindung auch eine deutliche Kosteneinsparung
hinsichtlich der Adressvergabe erzielt, da die ohnehin nur einmal
anfallenden Kosten für die
Fern-Ansteuerungseinrichtung vergleichsweise gering sind, zumal
dann, wenn zu diesem Zweck entsprechend der Lehre des Anspruchs
2 jeweils Ein/Ausgabe-Kanäle
der Teilnehmer in Verbindung mit preiswerten Steuerleitungen Verwendung
finden; im Falle von Master-Teilnehmern kann davon ausgegangen werden,
dass diese ohnehin mit einer ausreichenden Anzahl von Ein/Ausgabe-Kanälen versehen sind,
während
auch die entsprechende Nach- oder Umrüstung von Slave-Teilnehmern
technisch unaufwendig ist.
-
Andererseits
wird mit der Erfindung aber auch erreicht, dass keinerlei Veränderung
in der Norm des verwendeten Feldbus-Systems bzw. dessen Übertragungsprotokoll
erforderlich ist: wie bereits eingangs erläutert wurde, gehört die von
der Erfindung einzig vorausgesetzte Bus-Funktionalität, einem
Teilnehmer über
den Feldbus eine neue Adresse zuweisen zu können, die im betroffenen Teilnehmer
zwischengespeichert und bei seiner nächsten Aktivierung als neue
Bus-Adresse wirksam wird, bei den meisten Feldbus-Systemen, wie
insbesondere beim Profibus, ohnehin zum Standard und findet beispielsweise
in Form von Feld-Programmiergeräten Anwendung.
-
Schließlich kann
die von der Erfindung für
die Adressvergabe vorgeschlagene Ansteuerungsweise in der Regel
ohne zusätzliche
Hardwarekosten erreicht werden, da gemäß der Lehre des Anspruchs 12
jeder Master-Teilnehmer normalerweise einen Prozessor oder Computer
enthält,
der ohne weiteres in der Lage ist, die erfindungsgemäße Adressvergabe
in Form eines (Unter-) Programms auszuführen. Insgesamt ergeben sich
zur Realisierung der erfindungsgemäßen Adressvergabe somit vergleichsweise
geringe Zusatzkosten, die in den meisten Fällen in keinem nennenswerten
Verhältnis
zu den erzielten Vorteilen stehen dürften.
-
Die
erfindungsgemäße Fern-Ansteuerungseinrichtung
kann sowohl unter Verwendung einer separaten Steuerleitung für jeden
angeschlossenen Teilnehmer (siehe Anspruch 2) als auch in Form einer solchen
Steuerleitung realisiert werden, die alle Teilnehmer seriell miteinander
verbindet (siehe Anspruch 3). Im letzeren Fall muss lediglich dafür Sorge getragen
werden, dass der für
die Adressvergabe vorgesehene Master-Teilnehmer in der Lage ist,
selektiv bestimmte Teilnehmer zu aktivieren bzw. zu deaktivieren.
Gemäß der Lehre
des Anspruchs 4 ist es in der Praxis unter Umständen auch ausreichend, zu diesem
Zweck in den jeweils seriell verbundenen Teilnehmern eine Steuerlogik
vorzusehen, die ein Weiterleiten eines Ansteuerbefehls des Master-Teilnehmers
beim Vorliegen einer vorbestimmten Bedingung, wie insbesondere der
im System vorgesehenen Standard-Adresse, verhindert, so dass der
Master-Teilnehmer in der Lage ist, sich zumindest sequentiell über alle
angeschlossenen Teilnehmer fortzutasten.
-
Die
erfindungsgemäße Adressvergabe
kann entweder in einer Art Konfigurationsbetriebsart durchgeführt, in
der aufeinanderfolgend alle oder ein Teil der angeschlossenen Teilnehmer
mit geeigneten Adressen versehen werden, oder aber auch in der Weise,
dass die Adressvergabe über
die Fern-Ansteuerungseinrichtung getriggert wird (z. B. beim Anstecken
eines neuen Teilnehmers an den Feldbus), oder dass in einer Polling-Betriebsart
in zyklischen Abständen über das
Feldbus-System eine Abfrage durchgeführt wird, ob einer der Teilnehmer
einen bestimmten Zustand, wie vorzugsweise die erwähnte Standard-Adresse,
aufweist.
-
Bezüglich noch
weiterer Vorteile und Wirkungen der Erfindung wird auf die verbleibenden
Unteransprüche
verwiesen.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläuter. In dieser Zeichnung ist
jeweils ein Feldbus-System dargestellt, das vereinfachend lediglich
aus einem Master-Teilnehmer und zwei Slave-Teilnehmern besteht,
wobei
-
1 bis 6 zur
Erläuterung
eines ersten Ausführungsbeispiels
dienen, bei dem für
jeden Teilnehmer eine separate Steuerleitung vorgesehen ist, und
-
7 bis 10 ein
zweites Ausführungsbeipiel
erläutern,
bei dem alle Teilnehmer über
eine serielle Steuerleitung miteinander verbunden sind.
-
Wie
bereits erwähnt,
ist in den Figuren ein Feldbus-System 1 gezeigt,
das aus einem Master-Teilnehmer M in Form einer speicherprogrammierbaren
Steuerung (SPS) und zwei Slave-Teilnehmern S-1 bzw. S-2 besteht,
die über
einen normierten Feldbus F miteinander gekoppelt sind. Die Verbindung
des Feldbusses F mit dem Master-Teilnehmer M und den Slave-Teilnehmern
S-1 und S-2 erfolgt jeweils über
eine (nicht gezeigte) Bus-Schnittstelle, die in jedem Teilnehmer
entsprechend dem Standard des verwendeten Feldbusses F realisiert
ist.
-
Beim
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist der Master-Teilnehmer M gemäß 1 zwei gesonderte,
jeweils mit I/O bezeichnete Ein/Ausgabekanäle auf, die separat über eine
Steuerleitung L-1 mit dem ersten Slave-Teilnehmer S-1 bzw. über eine zweite Steuerleitung
L-2 mit dem zweiten Slave-Teilnehmer S-2 verbunden sind. Jeder dieser
beiden Slave-Teilnehmer weist ebenfalls einen (nicht gezeigten)
Ein/Ausgabekanal auf, der es ihm ermöglicht, auf ein über die
betreffende Steuerleitung über tragenes
Signal aus dem zugeordneten Ein/Ausgabekanal I/O des Master-Teilnehmers
M zu reagieren.
-
Die
erwähnte
Reaktion des jeweils angesprochenen Teilnehmers besteht erfindungsgemäß darin,
dass sich dieser Teilnehmer in Abhängigkeit von der Art des vom
Master-Teilnehmer M übertragenen
Signals gegenüber
dem Feldbus F entweder "aktiviert" oder aber "deaktiviert". Es ist darauf hinzuweisen,
dass die Terminologie "Aktivierung
gegenüber dem
Feldbus" im Sinne
der Erfindung bedeuten soll, dass der betroffene Teilnehmer signalmäßig vom Feldbus
F erfasst wird bzw. an dessen Datenaustausch teilnehmen kann (entsprechendes
gilt für
den umgekehrten Fall der "Deaktivierung"). Dies kann entweder
dadurch erreicht werden, dass lediglich die Bus-Schnittstelle dieses Teilnehmers ein-
bzw. ausgeschaltet wird, oder dadurch, dass der gesamte Teilnehmer
elektrisch ein- bzw. ausgeschaltet wird. Im letzteren Fall könnte der
auf das Steuersignal des Master-Teilnehmers M reagierende Ein/Ausgabekanal
auch in Form einer separaten Schaltung realisiert sein, die auf
die Stromversorgung des zu (de-)aktivierenden Teilnehmers Einfluss
nimmt.
-
Zur
Verdeutlichung dieses Sachverhalts ist in den Figuren der Zustand,
bei dem ein jeweiliger Teilnehmer "aktiv" ist, durch einen gepunkteten Feldbus F
sowie durch eine gepunktete Umrandung des Teilnehmers dargestellt,
während
der "inaktive" Zustand eines Teilnehmers
durch einen durchgehend dargestellten Feldbus F und eine durchgehende
Umrandung des Teilnehmers verdeutlicht ist.
-
Die 1 bis 6 zeigen
den Ablauf einer Konfigurationsbetriebsart des ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, d. h. einer Betriebsart, bei der alle angeschlossenen
(Slave-)Teilnehmer aufeinanderfogend mit einer geeigneten eindeutigen Adresse
versehen werden sol len. Gemäß 1 wird hierbei
davon ausgegangen, dass die beiden an den Feldbus F angeschlossenen
Slave-Teilnehmer S-1 bzw. S-2 anfänglich auf ihre werkseitige
Adresse eingestellt sind, nämlich
die Standard-Adresse 125 (im Falle des Profibusses). Wie
aus 1 weiter ersichtlich ist, sind beide Slave-Teilnehmer
in diesem Anfangszustand inaktiv, d. h. sie werden vom Feldbus F nicht
erfasst, so dass das doppelte Vorhandensein der Adresse 125 für den Feldbus
F kein Problem darstellt bzw. zu keinem Adresskonflikt führt.
-
Der
Master-Teilnehmer M enthält
einen (nicht gezeigten) Prozessor, der eine zur Durchführung der
erfindungsgemäßen Konfiguration
geeignet programmierte Anweisungsfolge ausführt. In dem in 2 dargestellten
ersten Schritt dieser Anweisungsfolge ermittelt der Master-Teilnehmer
M zunächst
zwei Adressen, die im angeschlossenen Feldbus F noch nicht vergeben
sind, nämlich
im dargestellten Beispiel die beiden Adressen 10 und 11.
Die Ermittlung freier Feldbus-Adressen kann beispielsweise dadurch
erfolgen, dass eine Liste der Adressen bereits aktiver Teilnehmer
mit einer Liste der insgesamt verfügbaren Adressen verglichen
wird.
-
Anschließend aktiviert
der Master-Teilnehmer M gemäß 2 über den
zugeordneten Ein/Ausgabekanal und die Steuerleitung L-1 den Slave-Teilnehmer
S-1, stellt – wie
in der Figur durch Unterstreichnung angedeutet ist – als Ziel-Adresse
des Feldbusses die Adresse 125 ein und erreicht danach – sobald
die für
die vollständige
Aktivierung des Slave-Teilnehmers S-1 benötigte Zeit abgelaufen ist – eine Kommunikation
mit dem Slave-Teilnehmer S-1, der wie erwähnt werkseitig auf diese Standard-Adresse 125 eingestellt
ist; der andere Slave-Teilnehmer S-2 kann trotz der gleichen Adresse nicht
an der Kommunikation teilnehmen, da er zu diesem Zeitpunkt nicht
aktiviert ist. Daraufhin sendet der Master-Teilnehmer M dem Slave-Teilnehmer S-1 über den
Feldbus F einen Befehl, der diesen dazu veranlasst, die innerhalb
der Befehlsfolge übertragene
Adresse 10 in einem internen Speicher wie beispielsweise
einem RAM-Speicher zu speichern. Der Slave-Teilnehmer S-1 ist wie auch der andere
Slave-Teilnehmer S-2 intern so aufgebaut, dass diese Befehlsfolge
weiterhin zur Folge hat, dass die in den Speicher übernommene
Adresse bei der nächsten busseitigen
Aktivierung des Slave-Teilnehmers als neue Busadresse verwendet
wird.
-
Nach
Ausführung
dieses Adressübernahme-Befehls
deaktiviert der Master-Teilnehmer M den Slave-Teilnehmer S-1 über die
Steuerleitung L-1, so dass der in 3 gezeigte
Zustand erreicht wird. In dieser Figur ist beim Slave-Teilnehmer S-1 durch
die Zahlenfolge 125 (10)
angedeutet, dass dieser Teilnehmer zwar momentan noch auf die Adresse 125 eingestellt
ist, bei der nächsten
Aktivierung jedoch die neue Adresse 10 einnimmt.
-
Im
Anschluss daran erfolgt gemäß der Darstellung
in den 4 und 5 in analoger Weise die Adressvergabe
für den
zweiten Slave-Teilnehmer; d. h., der Master-Teilnehmer M aktiviert
gemäß 4 über die
Steuerleitung L-2 den Slave-Teilnehmer S-2, stellt als Ziel-Adresse
des Feldbusses die Adresse 125 ein und erreicht nach Ablauf
der für
die vollständige
Aktivierung des Slave-Teilnehmers
S-2 benötigten
Zeit eine Kommunikation mit dem zweiten Slave-Teilnehmer S-2, der
ebenfalls werkseitig auf die Standard-Adresse 125 eingestellt
ist; der erste Slave-Teilnehmer S-1 kann trotz der (noch) gleichen Adresse
nicht an der Kommunikation teilnehmen, da er zu diesem Zeitpunkt
bereits wieder deaktiviert ist. Daraufhin sendet der Master-Teilnehmer
M dem Slave-Teilnehmer
S-2 über
den Feldbus F einen Befehl, der diesen dazu veranlasst, die übertragene
Adresse 11 in seinem internen Speicher zu speichern. Dadurch
wird erreicht, dass der zweite Slave-Teilnehmer S-2 bei der nächsten busseitigen
Aktivierung des Slave-Teilnehmers als neue Busadresse verwendet wird.
Nun deaktiviert der Master-Teilnehmer M den Slave-Teilnehmer S-2 über die
Steuerleitung L-2, so dass schließlich der in 5 gezeigte
Zustand erreicht wird.
-
Als
letzter Schritt der beschriebenen Konfigurationsbetriebsart werden
gemäß der Darstellung in 6 beide
Slave-Teilnehmer S-1 und S-2 über die
Steuerleitung L-1 bzw. L-2 vom Master-Teilnehmer M aktiviert; im
Laufe ihres Aktivierungsvorgangs übernehmen die Slave-Teilnehmer
S-1 und S-2 nunmehr die in ihrem jeweiligen Speicher voreingestellten
Adressen 10 bzw. 11 als neue Busadressen, so dass
sie fortan unter diesen Adressen über den Feldbus F adressiert
bzw. angesprochen werden können. Damit
sind sowohl der Master-Teilnehmer M oder als auch andere (nicht
gezeigte) Teilnehmer in der Lage, mit den Slave-Teilnehmern S-1
und S-2 über
die neuen Adressen 10 bzw. 11 zu kommunizieren.
-
In
Abwandlung zu dem in den 1 bis 6 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist es auch möglich,
die Konfiguration so vorzunehmen, dass der Master-Teilnehmer M die
bereits auf die neue Adresse umgestellten Slave-Teilnehmer nicht
erst am Ende des gesamten Konfigurationszyklus in Betrieb nimmt, sondern
bereits unmittelbar nach erfolgter Umprogrammierung. Das heißt, der
Master-Teilnehmer M könnte
beispielsweise den Slave-Teilnehmer S-1 in einem Schritt in Betrieb
nehmen, der anstelle des in der 4 dargestellten
Schrittes stattfindet und bei dem beide Slave-Teilnehmer S-1 und
S-2 aktiviert werden, so dass der Slave-Teilnehmer S-1 mit der neuen
Adresse (10) aktiviert wird, während sich der andere Slave-Teilnehmer
S-2 auf die vorgegebene Standard-Adresse 125 einstellt.
-
Das
vorstehend erläuterte
Ausführungsbeispiel
der Erfindung hat den Nachteil, dass für jeden neu zu adressierenden
Teilnehmer auf Seiten des Master-Teilnehmers ein eigener Ein/Ausgabekanal sowie
eine der Anzahl der Teilnehmer entsprechende Anzahl von Steuerleitungen
benötigt
wird. In dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel
wird dieser Aufwand durch eine seriell ablaufende (De-) Aktivierung der
Slave-Teilnehmer verringert. Gemäß 7 bis 10 erfolgt
die Konfiguration aller neu zu vergebenden Adressen in diesem Fall
wie folgt:
Gemäß 10 weist
der Master-Teilnehmer M nur einen einzigen Ein/Ausgabekanal I/O
auf und steht über
eine Steuerleitung L-1 mit dem ersten Slave-Teilnehmer S-1 bzw.
mit einem Ein/Ausgabekanal desselben in Verbindung. Dieser steht
wiederum mit dem zweiten Slave-Teilnehmer S-2 über
eine Steuerleitung L-2 in Verbindung. Es bedarf keiner Erwähnung, dass
sich diese Art der Verkabelung bei einer größeren Anzahl von zu adressierenden
Teilnehmern entsprechend fortsetzen würde.
-
Bei
einer derartigen seriellen Ansteuerung muss verhindert werden, dass
der Master-Teilnehmer M bei Ausgabe eines Aktivierungs-Befehls mehr als
einen der seriell angeschlossenen Teilnehmer gleichzeitig aktiviert.
Dies wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
dadurch erreicht, dass jeder an die serielle Steuerleitung angeschlossene
Teilnehmer bzw. dessen Ein/Ausgabekanal eine Logikschaltung enthält, die
das Weiterleiten eines Aktivierungssignals dann verhindert, wenn
der betreffende Teilnehmer auf die Standard-Adresse 125 eingestellt
ist. Alternativ hierzu wäre
auch eine Lösung
denkbar, bei der das Aktivierungssignal eine Zusatzinformation wie
z. B. eine absolute Position oder eine sich aus der Reihenfolge
ergebende Nummer enthält,
die von jedem an die serielle Steuerleitung angeschlossenen Teilnehmer
bzw. dessen Ein/Ausgabekanal ausgewertet werden kann, wobei eine
Aktivierung nur dann durchgeführt
wird, wenn die Nummer mit der des Teilnehmers übereinstimmt.
-
Gemäß 7 beginnt
die Konfiguration bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in gleicher
Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel
in einem Zustand, bei dem alle zu adressierenden Slaves auf die Standard-Adresse 125 eingestellt
und zunächst
nicht aktiviert sind. Nachdem der Master-Teilnehmer M dann zwei
freie Adressen (hier 10 und 11) ermittelt hat,
sendet er gemäß 8 über seinen
Ein/Ausgabekanal I/O das Aktivierungssignal aus. In Reaktion auf
den Empfang des Aktivierungssignals wird der erste Slave-Teilnehmer
S-1 aktiviert, so dass er über den
Feldbus F vom Master-Teilnehmer M unter der Adresse 125 angesprochen
und mit dem Befehl versehen werden kann, seine Adresse bei der nächsten Aktivierung
auf den Wert 10 einzustellen. Da der erste Slave-Teilnehmer
S-1 zu diesem Zeitpunkt die Adresse 125 aufweist, verhindert
die erwähnte
Logikschaltung, dass das Aktivierungssignal an den zweiten Slave-Teilnehmer
weitergereicht wird; dieser bleibt daher inaktiv, eine Adresskollision
findet nicht statt.
-
Bei
dem in 9 gezeigten Folgeschritt deaktiviert der Master-Teilnehmer
M den ersten Slave-Teilnehmer S-1 über die Steuerleitung L-1;
die Steuerleitung L-2 verbleibt im inaktiven Zustand, so dass beide
Slave-Teilnehmer inaktiv sind.
-
Daraufhin
sendet der Master-Teilnehmer gemäß 10 erneut
das Aktivierungssignal über
seinen Ein/Ausgabekanal I/O aus. In Reaktion auf den Empfang des
Aktivierungssignals wird der erste Slave-Teilnehmer S-1 aktiviert
und meldet sich beim Feldbus unter der vorgespei cherten Adresse 10 an. Aufgrund
der vom Wert 125 abweichenden Adresse blockiert die Logikschaltung
des Ein/Ausgabekanals des Slave-Teilnehmers S-1 diesesmal die Weiterleitung
des Aktivierungssignals jedoch nicht, weshalb das Signal über die
Steuerleitung L-2 an den zweiten Slave-Teilnehmer S-2 weitergeleitet
und dieser aktiviert wird. Nach seiner Aktivierung wird der zweite Slave-Teilnehmer
S-2 in gehabter Weise vom Master-Teilnehmer M unter der Adresse 125 angesprochen
und dazu veranlasst, seine Adresse bei der nächsten Aktivierung auf den
Wert 11 einzustellen.
-
Wenn
der Master-Teilnehmer M anschließend zunächst das Deaktivierungs- und
dann wieder das Aktivierungssignal sendet, werden beide Slave-Teilnehmer
S-1 und S-2 mit den neu vorgegebenen Adressen 10 bzw. 11 aktiviert.
Im vorliegenden Fall ist die Konfiguration damit beendet; bei einer
größeren Anzahl
von zu adressierenden Teilnehmern würde sie sich indes in analoger
Weise fortsetzen.
-
Dem
stark reduzierten Aufwand bei der Verkabelung steht bei dieser Ausführungsform
der Erfindung zwar der Nachteil gegenüber, dass mit einer Logikschaltung
oder dergleichen das gleichzeitige Aktivieren noch nicht programmierter
bzw. noch nicht mit einer neuen Adresse versehener Slave-Teilnehmer verhindert
werden muss, doch dürfte
eine solche Logikschaltung in der Praxis mit vergleichsweise geringen
Kosten realisierbar sein.
-
Die
vorliegende Erfindung kann nicht nur in den vorstehend beschriebenen
Konfigurationsbetriebsarten eingesetzt werden. So sind in der Praxis Fälle denkbar,
bei denen nach bereits erfolgter Konfuguration eines Feldbus-Systems bestimmte
Teilnehmer infolge von Wartungsarbeiten oder wegen eines Defekts
ausgetauscht und/oder repariert werden müssen. Auch kommt es in der
Praxis vor, dass das Feldbus-System durch neue Teilnehmer erweitert wird.
Damit das Feldbus-System in solchen Fällen ohne erneutes Durchführen einer
Gesamt-Adresskonfiguration (die bei einem umfangreichen System entsprechend
lange dauern könnet)
sofort funktionsfähig
ist, können
folgende Erweiterungen der Erfindung in Betracht gezogen werden:
Es
ist möglich,
beispielsweise in den erfindungsgemäßen Slave-Teilnehmern eine
Sensoreinrichtung vorzusehen, die das Einschalten oder die manuelle Aktivierung
eines neuen oder reparierten Teilnehmers erfasst und dieses Ereignis
dem Master-Teilnehmer über
die erfindungsgemäße Fern-Ansteuerungseinrichtung
bestehend aus den Ein/Ausgabekanälen
und den Steuerleitungen meldet. Unter der Annahme, dass jeder neue
oder reparierte Teilnehmer die Standard-Adresse 125 aufweist,
könnte
der Master-Teilnehmer
M im Ansprechen auf diese Meldung den neuen Teilnehmer unter dieser
Adresse 125 ansprechen, ihm eine freie Adresse per Befehl
zuteilen und diese Adresse durch aufeinanderfolgendes Deaktivieren
und Aktivieren wirksam machen. Das Feldbus-System ist dadurch in
kürzester
Zeit konfiguriert.
-
Die
Verwendung eines Sensors zur Erfassung des Einschaltens oder der
manuelle Aktivierung eines neuen oder reparierten Teilnehmers kann durch
folgende Weiterbildung der Erfindung vermieden werden:
Es ist
möglich,
die Steuereinrichtung des Master-Teilnehmers
M in einer Polling-Betriebsart zu betreiben, in der sie in zyklischen
Abständen über das
Feldbus-System eine Abfrage durchführt, ob einer der anderen Teilnehmer
einen bestimmten Zustand aufweist, der als Indiz für die Installation
eines neuen oder reparierten Teilnehmers gewertet werden kann. Ein
derartiger Zustand ist in der Regel durch das Vorliegen der Standard-Adresse 125 gegeben,
so dass sich die Polling-Betriebsart beispielsweise auf die zyklische
Abfrage beschränken
kann, ob diese Adresse im System vergeben ist oder nicht. Im Ansprechen auf
das Erfassen der Adresse 125 kann der Master-Teilnehmer
M den neuen Teilnehmer entsprechend der Lehre der Erfindung unter
dieser Adresse 125 ansprechen, ihm eine freie Adresse per
Befehl zuteilen und diese Adresse durch aufeinanderfolgendes Deaktivieren
und Aktivieren wirksam machen. Das Feldbus-System ist somit spätestens
nach Ablauf eines Polling-Zyklus konfiguriert.
-
Aus
der vorstehenden Beschreibung wurde deutlich, dass es für die Zwecke
der Erfindung wesentlich ist, dass der für die Adressvergabe vorgesehene
Master-Teilnehmer in der Lage ist, die zu adressierenden Teilnehmer über eine
Fern-Ansteuerungseinrichtung zu aktivieren bzw. zu deaktivieren,
wobei dies dadurch erfolgen kann, dass lediglich die Bus-Schnittstelle
eines solchen Teilnehmers ein- bzw. ausgeschaltet wird oder dass
der gesamte Teilnehmer elektrisch ein- bzw. ausgeschaltet wird.
Es versteht sich, dass das vollständige Ausschalten des Teilnehmers
dann nicht vorgenommen werden kann, wenn die Speicherung der neu
zu vergebenden Adresse in diesem Teilnehmer in einem flüchtigen Speicher
(z.B. RAM) erfolgt. Würde
dieser Teilnehmer elektrisch ausgeschaltet werden, führt dies
bei Verwendung des flüchtigen
Speichers dazu, dass die in dem flüchtigen Speicher gehaltene
Adresse verloren geht und eine permanent gespeicherte Adresse bei
der nächsten
elektrischen Aktivierung des Teilnehmers wieder aktiv wird. Dementsprechend
ist es bei diesem Verfahren erforderlich, die Aktivierung/Deaktivierung
des Teilnehmers schnittstellenseitig durchzuführen, ohne das Gerät elektrisch
auszuschalten. Dagegen bewirkt die Verwendung eines teilweise flüchtigen
Speichers, dass die in diesem Speicher gehaltene Adresse bei elektrischer
Ausschaltung des Teilnehmers nicht unmittelbar verloren geht. Erst
nach einer definierten Anzahl von Hochläufen (elektrischen Aktivierungen)
des Teilnehmers erfolgt eine erneute Aktivierung der permanent gespeicherten
Adresse (z.B. die Standardadresse 125). Das weitere Vorgehen
ist sowohl bei Verwendung eines flüchtigen Speichers als auch
bei Verwendung eines teilweise flüchtigen Speichers identisch
zu den bereits beschriebenen Verfahren.
-
Obgleich
in der vorstehenden Beschreibung vom Master-Teilnehmer M lediglich
Slave-Teilnehmer neu adressiert wurden, ist die Lehre der Erfindung selbstverständlich auch
auf die Adressiereung von Teilnehmern anwendbar, die eine Master-Funktionalität aufweisen.
-
Die
Lehre der Erfindung ist bei allen standardisierten Feldbus-Systemen
anwendbar, bei denen in der Norm keine automatische Adressvergabe
vorgesehen ist. Ein Beispiel für
einen solchen Bus ist der sogenannten Profibus.