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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Minimierung von
Kommunikationsunterbrechungen in einem Kommunikationssystem mit
einem ersten Bussegment, einem zweiten Bussegment und einem zwischen
dem ersten und dem zweiten Bussegment angeordneten Zwischensegment,
wobei die Segmente als Schleifleitungen ausgebildet sind. Darüber hinaus
betrifft die Erfindung ein solches Kommunikationssystem sowie ein
Computerprogramm zur Verwendung in einem Schalter eines solchen Kommunikationssystems.
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Bei
dem Einsatz von Feldbussen zur Datenübertragung über Schleifleitungen müssen die
Bussignale zur Erreichung größerer Schleifleitungslängen häufig verstärkt werden.
Aufgrund der begrenzten Leistungsfähigkeit der Bussignalverstärker muss
das verstärkte
Bussignal bei größeren Schleifleitungsnetzwerken
an mehreren Stellen, d.h. in mehrere Bussegmente eingespeist werden.
Zur Vermeidung eines durch einen Doppelstromabnehmer verursachten
Kurzschlusses der Busleitungen bei der Überfahrt eines beweglichen
Teilnehmers, beispielsweise eines Fahrzeuges, von einem Bussegment
zum nachfolgenden Bussegment muss ein Zwischensegment eingefügt werden.
Bei der Überfahrt
dieses Zwischensegmentes kommt es dann zu einer kurzzeitigen Kommunikationsunterbrechung.
Diese Kommunikationsunterbrechung wird von der Anlagensteuerung
als Fahrzeugausfall erkannt und generiert eine entsprechende Diagnosemeldung.
Da es sich hierbei jedoch um ein betriebsbedingtes, regelmäßiges und häufig auftretendes
Ereignis handelt, müssen
diese Meldungen unterdrückt
werden. Dies geschieht beispielsweise durch Deaktivieren und Aktivieren
der Fahrzeuge während
der Überfahrt über das
Zwischensegment. Dieses notwendige Verfahren zur Diagnoseausblendung
führt nochmals
zu einer Verlängerung
der Kommunikationsunterbrechung von ca. 1 bis 2 Sekunden. Für die Dauer
der Kommunikationsunterbrechung haben die Fahrzeuge keinen Kontakt mehr
zur Anlagensteuerung oder zu benachbarten Fahrzeugen. Die Position
des vorausfahrenden Fahrzeuges ist nicht mehr bekannt. Das betroffene
Fahrzeug fährt
daher für
die Dauer der Kommunikationsunterbrechung ca. 2 bis 6 Sekunden "blind". Dieses Verfahren
führt zu
einer starken Funktionseinschränkung
bei der Realisierung bestimmter Betriebsarten. Insbesondere betrifft
dies die Synchronfahrt, bei der mehrere Fahrzeuge abstandsgeregelt
hintereinander fahren.
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Es
ist bekannt, die beschriebenen Probleme dadurch zu verringern, dass
die Zwischensegmente an solchen Stellen der Anlage eingefügt werden,
wo eine Kommunikationsunterbrechung die Funktion der Anlage am wenigsten
beeinträchtigt.
Bei langen Strecken gelingt dies jedoch nicht immer. Auch die Verwendung
zusätzlicher
Busverstärker
stellt keine befriedigende Lösung
dar, da dies mit erheblichen Zusatzkosten und einer deutlichen Erhöhung des
Projektierungsaufwandes verbunden ist.
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Die
DE 508 579 beschreibt einen
Streckentrenner elektrischer Bahnen, bei welchem ein zwischen den
beiden Fahrleitungsabschnitten isoliert angeordnetes mittleres Fahrleitungsstück durch
eine elektromagnetische Umschalteinrichtung wechselweise mit dem
einen oder dem anderen Fahrleitungsabschnitt verbunden wird, und
bei welchem der Stromkreis der Umschaltvorrichtung durch den Stromabnehmer
eines Fahrzeuges zwischen den Fahrleitungsabschnitten und kurzen,
neben diesen geführten
Hilfsdrähten
geschlossen wird. Dabei wird der Streckentrenner derart ausgebildet,
dass ein mit dem Hauptkontakt der Umschaltvorrichtung zusammenwirkender
Hilfskontaktarm mittels Kontaktstücken wechselweise die beiden
Magnetspulen der Umschaltvorrichtung an die gemeinsame Rückleitung
anschließt.
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Aus
der
DE 100 59 072
A1 ist bekannt, zwischen zwei relativ zueinander verfahrbaren
Teilnehmern binäre
Daten über
eine Schleifleitung zu übertragen,
wobei Sendedaten über
einen Energie verstärkenden
Leitungskoppler auf die Schleifleitung gelangen. Dadurch, dass die
Schleifleitung an ihren Enden offen ist, dass der Frequenzgehalt
der auf die Schleifleitung gelangenden Sendedaten begrenzt ist und
dass die Schleifleitung in Bezug auf den begrenzten Frequenzgehalt
der Sendedaten als elektrisch kurze Leitung ausgebildet ist, kann
auf Abschlusswiderstände
an den Enden der Schleifleitung verzichtet werden.
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Die ältere Anmeldung
DE 103 06 973 A1 beschreibt
eine Einrichtung zur Datenübertragung
zwischen einem ortsfesten und mindestens einem mobilen Teilnehmer
und zwischen mobilen Teilnehmern. Dabei erfolgt die Datenübertragung
zwischen den Teilnehmern über
eine Schleifleitung, die in mindestens zwei aufeinander folgende
getrennte Leitungssegmente unterteilt ist, wobei die Leitungssegmente über eigene
Leitungskoppler und einen gemeinsamen Datenbus mit dem ortsfesten
Teilnehmer verbunden sind. Durch entsprechend ausgestaltete Überwachungseinrichtungen
und Verzögerungseinrichtungen
wird im Übergangsbereich
zwischen den aufeinander folgenden Leitungssegmenten eine unterbrechungsfreie
Datenübertragung
ermöglicht.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, Kommunikationsunterbrechungen
in einem Kommunikationssystem der oben beschriebenen Art mit einfachen
Mitteln zu minimieren.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. ein Kommunikationssystem nach
Anspruch 5 bzw. ein Computerprogramm nach Anspruch 7 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist eine
Segment-Folgesteuerung vorgesehen, die verhindert, dass ein betriebsbedingt
auf dem Zwischensegment stehender beweglicher Teilnehmer ohne Kommunikation
bleibt. Die Segment-Folgesteuerung umfasst dabei insbesondere eine
aufeinander folgende Ansteuerung der Segmente in einer von der Bewegung
eines beweglichen Teilnehmers bestimmten Reihenfolge.
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Die
Segment-Folgesteuerung ist dabei derart ausgebildet, dass die Dauer
der Kommunikationsunterbrechung auf eine von der Fahrgeschwindigkeit unabhängige Zeitdauer
minimiert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Umschaltzeit
von einer ersten Bussignal-Quelle, die einem dem Zwischensegment
vorgelagerten, ersten Bussegment zugeordnet ist, zu einer zweiten
Bussignal-Quelle, die einem dem Zwischensegment nachgelagerten,
zweiten Bussegment zugeordnet ist, vorgesehen wird, die kürzer ist, als
die von dem Kommunikationssystem benötigte Zeit für eine Erfassung
einer Kommunikationsunterbrechung. Dadurch wird ausgeschlossen,
dass es bei der Überfahrt
von dem ersten Bussegment zu dem zweiten Bussegment über das
Zwischensegment zu einem Kurzschluss oder zu einem von der Anlagensteuerung
registrierten Kommunikationseinbruch kommt.
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Vorteilhafte
Ausführungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfolgt
in dem Kommunikationssystem eine automatische Bussignalwiederholung
im Fehlerfall, so wird vorzugsweise die Umschaltzeit derart vorgesehen,
dass sie kürzer
als die für
die automatische Wiederholung der Übertragung vorgesehene Gesamtzeit
ist. Mit anderen Worten erfolgt der Umschaltvorgang dann so schnell,
dass er innerhalb der maximalen Wiederholzeit abgeschlossen ist.
Somit wird vermieden, dass eine Kommunikationsunterbrechung von
der Anlagensteuerung als Fahrzeugausfall registriert wird.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn das Umschalten innerhalb einer Übertragungspause
der Bussignalübertragung
erfolgt. Mit anderen Worten liegen dann sowohl Beginn als auch Ende
des Schaltvorgangs innerhalb der Übertragungspause, so dass die
Anlagensteuerung in keinem Fall eine Kommunikationsunterbrechung
feststellt. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die
Verwendung eines intelligenten Schalters. Dieser überwacht die
Signalübertragung
auf dem Bus zum Fest stellen einer Übertragungspause und führt das
Umschalten selbsttätig
innerhalb der Übertragungspause
durch.
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Die
vorliegende Erfindung findet insbesondere Anwendung bei der Automatisierung
spurgebundener Fahrzeuge, beispielsweise Elektrohängebahnen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben,
die mit Hilfe der Zeichnung näher
erläutert
werden. Die einzige Figur zeigt dabei eine symbolische Darstellung eines
erfindungsgemäßen Kommunikationssystems 1 mit
Fahrzeugen als beweglichen Teilnehmern. Dabei sind insbesondere
die Schalter nur als prinzipielle Funktionssymbole dargestellt.
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Bei
dem verwendeten Bus 2 handelt es sich um einen Feldbus
vom Typ Profibus-DP. Profibus ist ein Bussystem für die Kommunikation
mit Feldgeräten.
Profibus-DP (dezentrale Peripherie) ist für einen besonders schnellen
Datenaustausch ausgelegt und damit insbesondere für zeitkritische
Anwendungen geeignet. Der Datenaustausch erfolgt zyklisch durch die
Busanschaltung des Masters. Der Master kommuniziert mit den Slaves
dabei in einer festgelegten, immer wiederkehrenden Reihenfolge.
Er pollt dabei zyklisch umlaufend die ihm zugeordneten Slaves ab. Wird
ein Slave über
ein Bussignal-Telegramm vom Master angesprochen, so antwortet dieser.
In einem solchen Abpollvorgang werden dann Nutzdatenwerten vom Master
zum Slave und zurück übertragen. Selbstverständlich kann
die vorliegende Erfindung auch mit anderen Bustypen verwendet werden.
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Das
abgebildete Kommunikationssystem 1 umfasst ein erstes Bussegment 3,
ein zweites Bussegment 4 und ein zwischen dem ersten und
dem zweiten Bussegment angeordnetes Zwischensegment 5, wobei
die Segmente 3, 4, 5 als Schleifleitungen
ausgebildet sind. Das erste Bussegment 3 ist über einen ersten
Bussignalverstärker 6 mit
einer Anlagensteuerung 7 verbunden. Ebenso besteht eine
Verbindung zwischen dem zweiten Busseg ment 4 über einen zweiten
Bussignalverstärker 8 mit
der Anlagensteuerung 7.
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Das
Zwischensegment 5 ist über
einen Zwischensegmentschalter 9 mit einem Wechselschalter 10 verbunden,
der das Zwischensegment 5 entweder mit dem ersten Bussignalverstärker 6 oder
dem zweiten Bussignalverstärker 8 verbindet.
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Die
Fahrzeuge 11 sind dabei zum Anschluss an den Feldbus 2 mit
wenigstens einem Kontaktelement, beispielsweise einem Schleifer 12,
ausgestattet. Dies ermöglicht
einen Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen 11 untereinander
bzw. zwischen den Fahrzeugen 11 und der zentralen Anlagensteuerung 7.
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Bewegt
sich ein Fahrzeug 11 in Bewegungsrichtung 12 von
dem ersten Bussegment 3 über das Zwischensegment 5 zu
dem zweiten Bussegment 4, so wird bei Erreichen des Wechselbereiches
bei Position A des ersten Bussegmentes 3 der Zwischensegmentschalter 9 geschlossen.
Zugleich befindet sich der Wechselschalter 10 in einer
Position, in der er das Zwischensegment 5 mit dem ersten
Bussignalverstärker 6 verbindet.
Damit ist das Zwischensegment 5 mit den Bussignalen der
Anlagensteuerung 7 über
den ersten Bussignalverstärker 6 versorgt.
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Fährt das
Fahrzeug 11 anschließend
in das Zwischensegment 5 ein, so wird bei Erreichen der Position
B am Zwischensegment 5 der Wechselschalter 10 geschaltet,
so dass nun eine Verbindung von dem Zwischensegment 5 zu
dem zweiten Bussignalverstärker 8 hergestellt
ist. Somit erhält
das Zwischensegment 5 nun seine Bussignale von der Anlagensteuerung 7 über den
zweiten Bussignalverstärker 8.
Die bei diesem Umschalten auftretende Kommunikationsunterbrechung
ist auf die Umschaltzeit des Wechselschalters 10 beschränkt.
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Nach
Erreichen des zweiten Bussegmentes 4 überfährt das Fahrzeug 11 die
Position C und verlässt
damit den Wechselbereich. Bei Erreichen dieser Position wird der
Zwischensegmentschal ter 9 und der Wechselschalter 10 abgeschaltet.
Das Zwischensegment 5 ist nun wieder für eine Überfahrt bereit. Bei einer
Bewegung eines Fahrzeuges in entgegengesetzter Fahrtrichtung erfolgt
diese Schaltreihenfolge entsprechend in umgekehrter Reihenfolge.
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Der
in der Anlagensteuerung 7 befindliche DP-Master 14 pollt
im vorliegenden Beispiel zyklisch alle in den Fahrzeugen 11 angeordneten
Fahrzeugsteuerungen (Slaves) 15 ab und tauscht mit diesem Daten
aus. Dabei sind Zykluszeiten von ca. 100 ms üblich, d.h. jede Fahrzeugsteuerung 15 wird
alle 100 ms einmal abgefragt. Die durch den Umschaltvorgang des
Wechselschalters 10 der Segment-Folgesteuerung verursachte
Kommunikationsunterbrechung wird von der Anlagensteuerung 7 nur
bemerkt, wenn der Schaltvorgang innerhalb eines Zeitfensters stattfindet,
in welchem der DP-Master 14 mit der Fahrzeugsteuerung 15 Daten
austauscht. Wird der Datenaustausch durch den Umschaltvorgang gestört, so wiederholt
der DP-Master 14 die
Pollversuche n-fach, wobei n der in den Busparametern einstellbare
so genannte "Retry-Faktor" ist. Erst wenn der
letzte Pollversuch erfolglos war, wird die Kommunikationsunterbrechung
von dem DP-Master 14 als Fahrzeugausfall registriert. Erfindungsgemäß wird die
Umschaltzeit so kurz gewählt,
dass der Umschaltvorgang innerhalb der Wiederholungsversuche des DP-Masters 14 abgeschlossen
ist.
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Alternativ
hierzu ist es auch möglich,
das Umschalten des Wechselschalters 10 innerhalb einer Übertragungspause
der Bussignalübertragung
vorzunehmen. Hierzu wird ein intelligenter Wechselschalter 10 eingesetzt,
der die Signalübertragung
auf dem Feldbus 2 zum Feststellen einer Übertragungspause überwacht
und das Umschalten selbsttätig
innerhalb der Übertragungspause
durchführt.
In diesem Fall wird die Anlagensteuerung 7 in keinem Fall eine
Kommunikationsunterbrechung feststellen.
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Der
intelligente Wechselschalter 10 kann zur Auswertung der
Datenübertragung über den
Feldbus 2 durch Hardware- und/oder Software-Bausteine angepasst
werden. Insbesondere umfasst der Wechselschalter hierzu PLD-programmierbare
Logikbausteine, welche eine Auswertung der Bussignal-Telegramme
in wenigen Mikrosekunden durchführen.
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Zur Überwachung
der Bussignalübertragung sind
die Logikbausteine des Wechselschalters 10 derart programmiert,
dass der Wechselschalter 10 das verwendete Kommunikationsverfahren
kennt oder erkennt. Da die Pausenzeiten, also die Zeiten, in denen
keine Bussignale gesendet werden, und die Abstände zwischen den Übertragungspausen
für genormte
Kommunikationsverfahren bzw. Bustypen definiert sind, ist eine Nutzung
der Übertragungspausen möglich, sofern
eine solche Übertragungspause
wenigstens einmal festgestellt wurde.
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Zusammengefasst
betrifft die Erfindung somit ein Verfahren zur Minimierung von Kommunikationsunterbrechungen
in einem Kommunikationssystem 1 mit einem ersten Bussegment 3,
einem zweiten Bussegment 4 und einem zwischen dem ersten
und dem zweiten Bussegment angeordneten Zwischensegment 5,
wobei die Segmente 3, 4, 5 als Schleifleitungen
ausgebildet sind. Um Kommunikationsunterbrechungen in einem Kommunikationssystem
der oben beschriebenen Art mit einfachen Mitteln zu minimieren,
wird vorgeschlagen, die Schaltzeit zum Umschalten von einer dem
ersten Bussegment 3 zugeordneten Bussignal-Quelle 6 zu
einer dem zweiten Bussegment 4 zugeordneten Bussignal-Quelle 8 derart
vorzusehen, dass sie kürzer
ist als die von dem Kommunikationssystem 1 benötigte Zeit
für eine
Erfassung einer Kommunikationsunterbrechung.