DE102007002887A1

DE102007002887A1 - Zwei-Master- oder Multi-Master-Bussystem und Verfahren zum Betreiben eines solchen

Info

Publication number: DE102007002887A1
Application number: DE102007002887A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schweizer
Original assignee: Pepperl and Fuchs SE
Current assignee: Pepperl and Fuchs SE
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2008-07-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zwei-Master- oder Multi-Master-Bussystem, mit einem Bus, welcher aus mindestens einem ersten und einem zweiten Bussegment besteht, wenigstens zwei Mastern, nämlich einem ersten Master, welcher an das erste Bussegment angeschlossen ist, einem zweiten Master, welcher an das zweite Bussegment angeschlossen ist, einer Datenstrecke, welche zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen den beiden Bussegmenten dient, einem steuerbaren Sperrelement, welches die Datenübertragung vom zweiten zum ersten Bussegment zu sperren imstande ist, und mit einer Kontrolleinrichtung, welche imstande ist, die Datenstrecke auf Unterbrechung zu überwachen, im Fall einer Unterbrechung den Datenfluss in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment durch Aktivieren des Sperrelements zu sperren und nach Ende der Unterbrechung erst nach Ablauf einer Wartezeit das Sperrelement zu deaktivieren und damit den Datenfluss in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment erst nach Ablauf der Wartezeit wieder freizugeben.

Description

Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft ein Zwei-Master- oder Multi-Master-Bussystem und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen.
Stand der Technik:
Im Stand der Technik sind so genannte Multi-Master-Bussysteme bekannt, in welchen zwei oder mehrere Master zugleich an einen Bus angeschlossen sind. Das Bussystem kann z. B. ein Profibus-System gemäß EN 50170 bzw. IEC 61158/IEC 61784 sein.
Ein Multi-Master-Bussystem weist in der Regel einen Leit-Master und einen oder mehrere Sub-Master auf, wobei der Leit-Master die Hautplast der Steuerung des Datenverkehrs im Bussystem trägt und somit das Steuerzentrum des Systems bildet, und der oder die Sub-Master innerhalb des Bussystems nur kleinere, spezielle Aufgaben wie z. B. die Überwachung eines Detektors übernehmen.
Insbesondere können die einzelnen Sub-Master in solchen Bussystemen, welche z. B. eine große Produktionshalle oder gar eine ganze Industrieanlage mit mehreren Gebäuden durchziehen und dort zahlreiche Stationen miteinander vernetzen, räumlich weit voneinander und vom Leit-Master entfernt sein.
In derartigen Fällen ist der Bus des Bussystems üblicherweise aufgeteilt in einzelne Bussegmente, welche meist zur Einsparung von Verkabelungsaufwand nicht über elektrische Leitungen, sondern über andere, vorzugsweise drahtlose Datenstrecken miteinander kommunizieren, z. B. über optische Datenstrecken (welche insbesondere mit sichtbarem Licht oder Infrarotstrahlung arbeiten) oder über Funk-Datenstrecken (welche also mit Radiostrahlung arbeiten). Derartige drahtlose Datenstrecken sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Bussegment mobil ist (z. B. auf einem Fahrzeug angeordnet ist).
Meist ist jedes Bussegment mit einem eigenen Master versehen, wobei eine Stern-Topologie bevorzugt wird, in welcher ein zentrales Bussegment sternartig über je eine Datenstrecke mit den übrigen Bussegmenten verbunden ist. Der Leit-Master ist hierbei in der Regel unmittelbar (d. h. ohne Zwischenschaltung einer drahtlosen Datenstrecke) an das zentrale Bussegment angeschlossen, während jedes der übrigen Bussegmente unmittelbar an je einen Sub-Master angeschlossen ist, so dass alle Master über die sternartig von dem zentralen Bussegment ausgehenden Datenstrecken miteinander kommunizieren können. Aber auch andere Topologien sind möglich, z. B. Linien-Topologien oder Ring-Topologien.
Die Datenstrecken übertragen den Datenverkehr zwischen den Bussegmenten in der Regel 1:1, d. h. die Daten werden bei ihrer Übertragung nicht verändert. Die Bussegmente bilden daher insgesamt einen einzigen Bus, auf welchen prinipiell alle Master zugreifen können.
An jedem Ende jeder Datenstrecke befindet sich in der Regel ein so genannter Transceiver, welcher die Schnittstelle zwischen dem betreffenden Ende der Datenstrecke und einem Bussegment bildet. Die Transceiver wandeln die von den Bussegmenten kommenden elektrischen Signale in solche Signale um, welche über die die Datenstrecke übertragbar sind, also z. B. in optische Signale oder Funksignale, und geben diese auf die Datenstrecke auf. Die Transceiver verwandeln auch umgekehrt die über die Datenstrecke ankomenden Signale in elektrische Signale und geben diese auf das Bussegment auf.
Um die Eingriffe der Master in den Datenverkehr auf dem Bus zu koordinieren, sind verschiedene Standards entwickelt geworden. Einer davon ist der Token-Ring-Standard (IEEE 802), gemäß welchem ein so genanntes Token über den Bus in einem ständigen Kreislauf von einem Master zum nächsten weitergegeben wird. Trotz der physikalisch gesehnen meist sternförmigen Topologie des Bussystems bilden also die Master bezüglich der Weitergabe des Tokens eine logische Ringstruktur.
Datenkollisionen können bei Multi-Master-Bussystemen durch verschiedene Ursachen ausgelöst werden. Eine dieser Ursachen ist die Unterbrechung und Wiederfreigabe einer Datenstrecke zwischen zwei Bussegmenten, wie im folgenden erläutert wird.
Falls die Datenstrecke z. B. eine optische Datenstrecke ist, kann sie z. B. dadurch unterbrochen werden, dass ungewollt ein Hindernis in den Lichtweg eingebracht wird oder eine Sendelichtquelle ausfällt. Funk-Datenstrecken können z. B. durch Störstrahlung, Einstreuung von Fremdsignalen oder Frequenzdrift unterbrochen werden.
Als Folge der Unterbrechnung der Datenstrecke zwischen zwei Bussegmenten kann das Token nicht mehr über die Datenstrecke weitergegeben werden, so dass ein Master des Multi-Master-Systems kein Token mehr erhält. Hierzu genügt es bereits, dass die Datenstrecke in nur einer Richtung unterbrochen, in der anderen Richtung hingegen noch funktionsfähig ist.
Im dem Fall, dass ein Master eines Multi-Master-Systems für längere Zeit kein Token erhält, ist bei den meisten Bussystemen (z. B. bei jedem Profi-Bussystem) standardmäßig eine Notfall-Routine vorgesehen, welche bei Bedarf automatisch anläuft und durch welche dieser Master sich ersatzweise selbst ein neues Token generiert oder ein neues Token aus einem Speicher einliest, und einen Datenverkehr auf demjenigen Bussegment, auf welches er trotz der Unterbrechnung der Datenstrecke noch Zugriff hat, in Gang setzt, wodurch dann vorübergehend zwei Token in dem Bussystem vorhanden sind.
Bei Bussystemen mit Stern-Topologie ist es mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht der Leit-Master, sondern einer der Sub-Master, welcher im Fall einer plötzlich auftrenden Unterbrechung einer Datenstrecke das Token nicht mehr erhält, denn da der Leit-Master die Hauptlast der Bussteuerung trägt, ist er im Mittel wesentlich länger im Besitz des Tokens als der oder die Sub-Master. In einem typischen Profi-Bussystem z. B. ist der Leit-Master im Mittel zu über 99% der Zeit im Besitz des Tokens. Die Zeit des Tokenbesitzes der Sub-Master ist also in der Regel extrem kurz. Daher stattet sich in den weitaus meisten derartigrn Fällen einer der Sub-Master und nicht der Leit-Master mit einem neuen Token aus.
Wenn nun die Unterbrechung behoben wird, der Datenverkehr über die Datenstrecke also wieder einsetzt, fließen auf den nun wieder miteinander verbundenen Bussegmenten unterschiedliche Daten mit der Folge, dass es mit hoher Wahrscheinlichkeit auf mindestens einem der beiden Bussegmente zu einer Datenkollision kommt.
Ein Multi-Master-Bussystem reagiert üblicherweise, falls auf einem Bussegment eine Datenkollision auftritt, routinemäßig in solcher Weise, dass derjenige Master, welcher unmittelbar an das betreffende Bussegment angeschlossen ist, sich "zurückzieht", d. h. vorübergehend keine Daten auf den Bus mehr aufgibt und in diesen Wartezustand beibehält, bis er von einem anderen Master erneut ein Token empfängt und somit wieder in den Token-Ring einbezogen wird. Auf diese Weise kehrt das Multi-Master-Bussystem nach Ablauf einer bestimmten Zeit nach der Datenkollision routinemäßig von selbst in einen ungestörten Zustand zurück.
Doch auch bei einer solchen Selbstheilung der durch die Datenkollision verursachten Störung kann eine Datenkollision sehr nachteilige Folgen haben, insbesondere dann, wenn das zentrale Bussegment von der Datenkolision betroffen ist. In diesem Fall zieht sich nämlich der Leit-Master zurück mit der Folge, dass wesentliche Funktionen des Bussystems vorübergehend ausfallen.
Andere Multi-Master-Bussysteme besitzen die Fähigkeit zu einer solchen Selbstheilung nicht. In diesen Fällen wirkt sich eine Datenkollision noch sehr viel nachteiliger aus, denn sie führt hier zu einer anhaltenden Störung des Bussystems. Falls hier das zentrale Bussegment von der Datenkolision betroffen ist, fällt das gesamte Bussystem so lange aus, bis ein das Problem behebender Eingriff (z. B. Reset) von außen vorgenommen wird.
Technische Aufgabe:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Zwei-Master- oder Multi-Master-Bussystem zu schaffen und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen anzugeben, in welchem wenigstens ein bestimmtes Bussegment, insbesondere das zentrale Bussegment, davor geschützt ist, als Folge einer vorübergehenden Unterbrechung einer Datenstrecke zwischen diesem und einem anderen Bussegment eine Datenkollision zu erleiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Zwei-Master- oder Multi-Master-Bussystem, mit einem Bus, welcher aus mindestens einem ersten und einem zweiten Bussegment besteht, wenigstens zwei Mastern, nämlich einem ersten Master, welcher an das erste Bussegment angeschlossen ist, und einem zweiten Master, welcher an das zweite Bussegment angeschlossen ist, einer Datenstrecke, welche zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen den beiden Bussegmenten dient, einem steuerbaren Sperrelement, welches die Datenübertragung in Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment zu sperren imstande ist, und mit einer Kontrolleinrichtung, welche imstande ist,

a) die Datenstrecke laufend oder in Zeitabständen in wenigstens einer Richtung darauf zu überwachen, ob die Datenstrecke in dieser Richtung funktionsfähig oder unterbrochen ist,
b) in dem Fall, dass sie eine Unterbrechung der Datenstrecke in wenigstens einer Richtung feststellt, den Datenfluss in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment durch Aktivieren des Sperrelements zu sperren,
c) und nach Ende der Unterbrechung erst nach Ablauf einer Wartezeit das Sperrelement zu deaktivieren und damit den Datenfluss in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment erst nach Ablauf der Wartezeit wieder freizugeben.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Zwei-Master- oder Multi-Master-Bussystems, dessen Bus aus mindestens einem ersten und einem zweiten Bussegment besteht, wobei an das erste Bussegment ein erster Master und an das zweite Bussegment ein zweiter Master angeschlossen ist, beide Bussegmente über eine Datenstrecke miteinander verbunden sind, welche zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen den beiden Bussegmenten dient, und die Datenübertragung in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment mittels eines steuerbaren Sperrelements sperrbar ist, und folgene Schritte ausgeführt werden:

a) die Datenstrecke wird laufend oder in Zeitabständen in wenigstens einer Richtung darauf überwacht, ob die Datenstrecke in dieser Richtung funktionsfähig oder unterbrochen ist,
b) in dem Fall, dass eine Unterbrechung der Datenstrecke in wenigstens einer Richtung festgestellt wird, wird der Datenfluss in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment durch Aktivieren des Sperrelements gesperrt,
c) nach Ende der Unterbrechung wird erst nach Ablauf einer Wartezeit das Sperrelement wieder deaktiviert und somit auch erst nach Ablauf der Wartezeit der Datenfluss in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment wieder freigegeben.

Ein erfindungsgemäßes Bussystem kann insbesondere die Eigenschaften aufweisen, die oben unter "Stand der Technik" genant wurden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise solche Bussysteme betrieben, welche die Eigenschaften aufweisen, die oben unter "Stand der Technik" genant wurden. Die über die Datenstrecke übertragenen Daten können insbesondere Protokolle sein.
Ein erfindungsgemäßes Bussystem zeichnet sich dadurch aus, dass nach Ende der Unterbrechung während der Wartezeit auf dem ersten Bussegment keine Datenkollision dadurch verursacht werden kann, dass die Datenverbindung mit dem zweiten Bussegment wieder hergestellt wird. Die Gefahr einer Datenkollision auf dem ersten Bussegment ist somit bei einem erfindungsgemäßen Bussystem gegenüber herkömmlichen Bussystemen stark verringert. Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Verhinderung einer Datenkollision auf dem ersten Bussegment.
Bevorzugt ist der erste Master unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung einer drahtlosen Datenstrecke, an das erste Bussegment angeschlossen. Ebenso ist bevorzugt zweite Master unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung einer drahtlosen Datenstrecke, an das zweite Bussegment angeschlossen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Kontrolleinheit nur imstande, die Datenstrecke in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment auf Funktionsfähigkeit zu überwachen. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Kontrolleinheit nur imstande, die Datenstrecke in der Richtung vom ersten zum zweiten Bussegment auf Funktionsfähigkeit zu überwachen. Gemäß einer Verfahrensvariante wird die Datenstrecke nur in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment auf Funktionsfähigkeit überwacht. Gemäß einer anderen Verfahrensvariante wird die Datenstrecke nur in der Richtung vom ersten zum zweiten Bussegment auf Funktionsfähigkeit überwacht.
Das Sperrelement kann durch Aktivieren desselben in einem ersten Zustand versetzt werden, in welchem es den Datenfluss vom zweiten zum ersten Bussegment sperrt, und durch Deaktivieren in einen zweiten Zustand versetzt werden, in welchem es den Datenfluss vom zweiten zum ersten Bussegment nicht sperrt.
Die Datenstrecke wird wiederkehrend oder zyklisch in wenigstens einer Richtung, vorzugsweise in beiden Richtungen, auf Durchgang überprüft. Falls die Prüfung ergibt, dass kein Durchgang gegeben ist, liegt eine Unterbrechung der Datenstrecke vor.
Bevorzugt ist die Kontrolleinrichtung imstande, die Datenstrecke laufend oder in Zeitabständen darauf zu überwachen, ob die Datenstrecke in beiden Richtungen funktionsfähig oder in wenigstens einer Richtung unterbrochen ist. Insbesondere kann die Kontrolleinrichtung imstande sein, dann, wenn die Datenstrecke nur in einer Richtung unterbrochen ist, festzustellen, welche Richtung von der Unterbrechung betroffen ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Sperrelement nur dann aktivierbar, wenn eine Unterbrechung der Datenstrecke in der Richtung vom ersten zum zweiten Bussegment vorliegt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Sperrelement nur dann aktivierbar, wenn eine Unterbrechung der Datenstrecke in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment vorliegt.
Bevorzugt wird die Datenstrecke laufend oder in Zeitabständen darauf überwacht, ob die Datenstrecke in beiden Richtungen funktionsfähig oder in wenigstens einer Richtung unterbrochen ist.
Verfahrensmäßig wird gemäß einer Variante der Schritt b) nur dann ausgeführt, wenn eine Unterbrechung der Datenstrecke in der Richtung vom ersten zum zweiten Bussegment vorliegt. Gemäß einer alternatien Variante wird der Schritt b) nur dann ausgeführt, wenn eine Unterbrechung der Datenstrecke in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment vorliegt.
Bevorzugt weist das Bussystem eine Auswerteeinheit auf, welche die auf dem zweiten Bussegment fließenden Daten zumindest teilweise einliest und auswertet, wobei er Zeitpunkt des Endes der Wartezeit vom Ergebnis der Auswertung abhängt. Gemäß einer anderen Ausführungsform weist das Bussystem eine Auswerteeinheit auf, welche die auf dem ersten Bussegment B1 fließenden Daten zumindest teilweise einliest und auswertet, wobei er Zeitpunkt des Endes der Wartezeit vom Ergebnis der Auswertung abhängt. Gemäß einer nochmals anderen Ausführungsform weist das Bussystem eine Auswerteeinheit auf, welche sowohl die auf dem ersten als auch die auf dem zweiten Bussegment fließenden Daten jeweils zumindest teilweise einliest und auswertet, wobei er Zeitpunkt des Endes der Wartezeit vom Ergebnis der Auswertung abhängt.
Gemäß einer bevorzugten Verfahrsvariante werden die auf dem zweiten Bussegment fließenden Daten zumindest teilweise von einer Auswerteeinheit eingelesen und ausgewertet, wobei der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit von der Auswerteeinheit automatisch in Abhängigkeit vom Ergebnis der Auswertung bestimmt wird. Gemäß einer anderen Verfahrsvariante werden die auf dem ersten Bussegment fließenden Daten zumindest teilweise von einer Auswerteeinheit eingelesen und ausgewertet, wobei der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit von der Auswerteeinheit automatisch in Abhängigkeit vom Ergebnis der Auswertung bestimmt wird. Gemäß einer weiteren Verfahrsvariante werden sowohl die auf dem ersten als auch die auf dem zweiten Bussegment fließenden Daten jeweils zumindest teilweise von einer Auswerteeinheit eingelesen und ausgewertet, wobei der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit von der Auswerteeinheit automatisch in Abhängigkeit vom Ergebnis der Auswertung bestimmt wird.
Gemäß einer Verfahrensvariante wird der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit, d. h. der Zeitpunkt der Deaktivierung des Sperrelements, von der Auswerteeinheit automatisch in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem zweiten Bussegment bestimmt. Gemäß einer anderen Verfahrensvariante wird der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit von der Auswerteeinheit automatisch in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem ersten Bussegment bestimmt. Gemäß einer nochmals anderen Verfahrensvariante wird der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit von der Auswerteeinheit automatisch in Abhängigkeit sowohl vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem ersten Bussegment als auch vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem zweiten Bussegment bestimmt.
Gemäß einer Variante hängt der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit, d. h. der Zeitpunkt der Deaktivierung des Sperrelements, vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem zweiten Bussegment ab. Gemäß einer anderen Variante hängt der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem ersten Bussegment ab. Gemäß einer weiteren Variante hängt der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit sowohl vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem ersten Bussegment als auch vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem zweiten Bussegment ab.
Bevorzugt ist somit die Auswerteeinheit in der Lage, den Datenstrom auf wenigstens einem der Bussegmente zu erfassen, auszuwerten und hierbei die Entscheidung über den Zeitpunkt abzuleiten, zu welchem die Wartezeit beendet, also das Speerrelement deaktiviert und somit der Datenstrom vom zweiten Bussegment über die Datenstrecke zum ersten Bussegment wieder freigegeben wird. Bevorzugt verfügt die Auswerteeinheit zu diesem Zweck über eine eigene Datenverarbeitungseinrichtung, z. B. einen Mikroprozessor, in welcher ein Auswerteprogramm abläuft. Die Kriterien, welche von der Auswerteeinheit geprüft werden und das Ergebnis der Auswertung beeinflussen, können äußerst vielfältig sein und von Anwendungsfall zu Anwendungsfall verschieden sein.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform ist das Bussystem selbsttätig imstande, die Wartezeit dann zu beenden (d. h. das Sperrelement zu deativieren), wenn die Auswertung ergeben hat, dass keine Kollision der auf dem ersten Bussegment fließenen Daten mit vom zweiten Bussegment über die Datenstrecke auf das erste Bussegment gelangenden Daten mehr möglich ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das Bussystem selbsttätig imstande, die Wartezeit dann zu beenden, wenn die Auswertung ergeben hat, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kollision der auf dem ersten Bussegment fließenen Daten mit vom zweiten Bussegment über die Datenstrecke auf das erste Bussegment gelangenden Daten geringer ist als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitswert.
Verfahrensmäßig wird gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung die Wartezeit dann beendet, wenn die Auswertung ergeben hat, dass keine Kollision der auf dem ersten Bussegment fließenen Daten mit vom zweiten Bussegment über die Datenstrecke auf das erste Bussegment gelangenden Daten mehr möglich ist.
Gemäß einer anderen Variante wird die Wasrtezeit dann beendet, wenn die Auswertung erben hat, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kollision der auf dem ersten Bussegment fließenen Daten mit vom zweiten Bussegment über die Datenstrecke auf das erste Bussegment gelangenden Daten geringer ist als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitswert.
Die Dauer der Wartezeit bzw. der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit können auf zahlreiche Weisen festgelegt werden, und zwar insbesondere in Abhängigkeit vom Ergbnis einer Analyse bzw. einer Auswertung des Datenverkehrs auf dem zweiten Bussegment.
Die Auswerteeinheit kann z. B. über die Datenstrecke an das erste Bussegment angeschlossen sein. Gemäß einer anderen Variante ist die Auswerteinheit über die Datenstrecke an das zweite Bussegment angeschlossen.
Bevorzugt wird das Sperrelement dann deaktiviert, wenn die Auswertung ergeben hat, dass bei Freigabe des Datenflusses in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment keine Kollision der auf dem ersten Bussegment fließenen Daten mit vom zweiten Bussegment über die Datenstrecke auf das erste Bussegment gelangenden Daten möglich ist.
Gemäß einer anderen Variante wird das Sperrelement dann deaktiviert, wenn die Auswertung ergeben hat, dass bei Freigabe des Datenflusses in der Richtung vom zweiten zum ersten Bussegment die Wahrscheinlichkeit einer Kollision der auf dem ersten Bussegment fließenen Daten mit vom zweiten Bussegment über die Datenstrecke auf das erste Bussegment gelangenden Daten geringer ist als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitswert.
Gemäß anderen einer Variante der Erfindung ist die Dauer der Wartezeit konstant.
Gemäß einer weiteren Variante ist das Sperrelement erst dann deaktivierbar, wenn nach Ende der Unterbrechung ein Reset oder Neustart des zweiten Masters erfolgt ist.
Gemäß einer Variante ist das Sperrelement (S) erst dann deaktivierbar ist, wenn nach Ende der Unterbrechung ein Reset oder Neustart des ersten Masters (M1) erfolgt ist.
Verfahrensmäßig wird gemäß einer Variante das Sperrelement erst dann deaktiviert, wenn nach Ende der Unterbrechung ein Reset oder Neustart des zweiten Masters erfolgt ist. Gemäß einer Variante wird das Sperrelement erst dann deaktiviert, wenn nach Ende der Unterbrechung ein Reset oder Neustart des ersten Masters erfolgt ist.
Der Befehl zum Reset oder die Auslösung des Neustarts können automatisch als Reaktion auf die Feststellung des Endes der Unterbrechung erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Reset bzw. den Neustart durch manuelle Eingabe z. B. durch Betätigen einer entsprechenden Taste zu veranlassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Bussystems ist der erste Master imstande, Bestandteil eines Token-Rings zu sein, und der zweite Master ebenfalls imstande, Bestandteil des Token-Rings zu sein, und die Datenstrecke zur Weitergabe des Tokens benutzbar.
Verfahrensmäßig wird bevorzugt als erster Master ein solcher verwendet, welcher imstande ist, Bestandteil eines Token-Rings zu sein, als zweiter Master ein solcher verwendet, welcher ebenfalls imstande ist, Bestandteil des Token-Rings zu sein, und als Datenstrecke eine solche verwendet, welche zur Weitergabe des Tokens benutzbar ist.
Die Zeitabstände zwischen den Überprüfungen der Datenstrecke sind vorzugsweise kürzer gewählt als die Zeitdauer, welche das Token benötigt, um den Token-Ring einmal vollständig zu durchlaufen. Vorzugsweise findet jedesmal nach der Übertragung eines Datenwortes oder jedesmal nach der Übertragung eines Protokolls über die Datenstrecke eine Überprüfung der Datenstrecke statt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Master imstande, dann, wenn er nicht im Besitz des Tokens ist und die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Höchstzeitspanne ausbleibt, automatisch ein neues Token entweder zu generieren oder aus einem Speicher zu laden. Gemäß einer Variante ist der zweite Master imstande, dann, wenn er nicht im Besitz des Tokens ist und die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Höchstzeitspanne ausbleibt, automatisch ein neues Token entweder zu generieren oder aus einem Speicher zu laden.
Verfahrensmäßig wird als erster Master bevorzugt ein solcher verwendet, welcher dann, wenn er nicht im Besitz des Tokens ist und die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Höchstzeitspanne ausbleibt, automatisch ein neues Token entweder generiert oder aus einem Speicher lädt. Gemäß einer Variante wird als zweiter Master ein solcher verwendet, welcher dann, wenn er nicht im Besitz des Tokens ist und die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Höchstzeitspanne ausbleibt, automatisch ein neues Token entweder generiert oder aus einem Speicher lädt.
Bevorzugt ist der zweite Master imstande, dann, wenn die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Maximalzeitspanne ausbleibt, und/oder dann, wenn die Weitergabe des Tokens durch ihn fehlschlägt, automatisch in einen Hilfszustand überzugehen, in welchem er den Datenverkehr auf dem zweiten Bussegment entweder nicht beeinflusst oder unabhängig vom Besitz des Tokens selbständig und allein steuert, und sich somit aus dem Token-Ring auszugliedern.
Verfahrensmäßig wird als zweiter Master bevorzugt ein solcher verwendet, welcher dann, wenn die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Maximalzeitspanne ausbleibt, und/oder dann, wenn die Weitergabe des Tokens durch ihn fehlschlägt, automatisch in einen Hilfszustand übergeht, in welchem er den Datenverkehr auf dem zweiten Bussegment entweder nicht beeinflusst oder unabhängig vom Besitz des Tokens selbständig und allein steuert, und sich somit aus dem Token-Ring ausgliedert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Bussysstems ist der zweite Master bei Auftreten einer Datenkollision auf dem zweiten Bussegment imstande, diese automatisch zu erkennen, als Reaktion hierauf den Datenverkehr auf dem zweiten Bussegment so lange nicht zu beeinflussen, bis er ein Token erhält, und sich bei Erhalt des Tokens automatisch wieder in den Tokenring einzugliedern.
Verfahrensmäßig wird als zweiter Master bevorzugt ein solcher verwendet, welcher bei Auftreten einer Datenkollision auf dem zweiten Bussegment diese automatisch erkennt, als Reaktion hierauf den Datenverkehrs auf dem zweiten Bussegment so lange nicht beeinflusst, bis er ein Token erhält, und sich bei Erhalt des Tokens automatisch wieder in den Tokenring eingliedert.
Die Datenstrecke ist bevorzugt eine drahtlose Datenstrecke, insbesondere eine optische Datenstrecke oder eine Funk-Datenstrecke.
Das Bussystem kann z. B. ein Profibus-System z. B. gemäß EN 50170 oder IEC 61158/IEC 61784 oder ein AS-Interface-Bussystem oder ein Halbduplex-Bussystem oder ein Feldbussystem sein.
Das kann Bussystem insbesondere eine Stern-Topologie aufweisen, dessen Stern-Zentrum durch das erste Bussegment gebildet ist. Hierbei kann insbesondere der erste Master der Leit-Master des Bussystems sein.
Das Sperrelement ist bevorzugt ein steuerbarer elektrischer Schalter und kann insbesondere innerhalb der Datenstrecke oder zwischen die Datenstrecke und das erste Bussegment oder zwischen das zweite Bussegment und die Datenstrecke zwischengeschaltet sein.
Die Erfindung eignet sich besonders vorteilhaft zum Einsatz in Zwei-Master- oder Multimaster-Bussystemen, in welchen wenigstens der erste Master oder wenigstensds der zweite Master imstande ist, dann, wenn er nicht im Besitz des Tokens ist und die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Höchstzeitspanne ausbleibt, automatisch ein neues Token entweder zu generieren oder aus einem Speicher zu laden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung, in welcher schematisch abhand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen:
1 ein Blockschaltbild eines erfindunsgemäßen Bussystems mit fünf Mastern, fünf Bussegmenten, acht Transceivern und vier optischen Datenstrecken,
2 ein Detail-Blockschaltbild eines Ausschnitts des Bussystems von 1, welcher zwei Master, je einen Abschnitt von zwei Bussegmenten und eine diese beiden Bussegmente verbindende Datenstrecke umfasst, wobei die Situation vor Eintritt einer Unterbrechung der Datenstrecke dargestellt ist,
3 den bereits in 2 gezeigten Ausschnitts des Bussystems von 1, wobei die Situation während einer Unterbrechung der Datenstrecke dargestellt ist,
4 nochmals den bereits in 2 gezeigten Ausschnitts des Bussystems von 1, wobei die Situation während der Wartezeit nach einer Unterbrechung der Datenstrecke dargestellt ist,
5 ein Blockschaltbild eines erfindunsgemäßen Bussystems mit zwei Mastern, zwei Bussegmenten, zwei Transceivern und einer optischen Datenstrecke, und
6 ein Detail-Blockschaltbild der optischen Datenstrecke und der Transceiver von 5.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindunsgemäßen Bussystems mit fünf Mastern M1, M2, M3, M4 und M5 und fünf Bussegmenten B1, B2, B3, B4 und B5. Hierbei ist das Bussegment B1 ein zentrales Bussegment, welches mit dem Bussegment B2 über eine drahtlose Datenstrecke D2, mit dem Bussegment B3 über eine drahtlose Datenstrecke D3, mit dem Bussegment B4 über eine drahtlose Datenstrecke D4 und mit dem Bussegment B5 über eine drahtlose Datenstrecke D5 verbunden ist. Alle Datenstrecken D2–D5 gehen somit vom zentralen Bussegment B1 aus, so dass das Bussystem eine Stern-Topologie mit dem zentralen Bussegment B1 als Zentrum aufweist.
Die Datenstrecken D2–D5 sind alle bidirektional und können z. B. Funk-Datenstrecken oder optische Datenstrecken sein, über welche Daten z. B. in Form von Licht-Impulsen oder Infrarot-Impulsen fließen. Die Strahlung kann bei optischen Datenstrecken durch Lichtwellenleiter geführt sein; gemäß den in den 1–6 Ausführungsformen der Erfindung sind alle Datenstrecken D2–D5 durch Licht-Datenstrecken ohne Lichtwellenleiter gebildet, d. h. der Datenfluß auf den Datenstrecken D2–D5 erfolgt jeweils geradlinig durch die Luft. Die über die Datenstrecken D2–D5 übertragenen Daten können insbesondere Protokolle sein.
An den Enden der Datenstrecke D2 bedindet sich je ein Transceiver T2a bzw. T2b als Schnittstelle zwischen den Bussegmenten B1 bzw. B2 einerseits unn der Datenstrecke D2 andererseits. Die Transceiver T2a und T2b sind Signalwandler: sie setzen die vom jeweilgen Bussegment B1, B2 kommenden elektrischen Signale in optische Signale um und geben diese auf die Datenstrecke D2 auf, und setzen die von der Datenstrecke D2 kommenden optischen Signale wieder in elektrische Signale um und geben diese auf das jeweilige Bussegment B1, B2 auf. Die Richtung des Datenflusses vom Bussegment B1 über die Datenstrecke D2 zum Bussegment B2 ist in den 1–4 mit einem punktierten abwärts gerichteten Pfeil und dem Bezugszeichen R1 markiert, sie umgekehrte Datenflussrichtung mit einem punktierten aufwärts gerichteten Pfeil und dem Bezugszeichen R2.
Ebenso sind völlig entspechend auch die übrigen Transceiver T3a–T5a und T3b–T5b Signalwandler zur Umsetzung von Bussignalen in optische Signale und umgekehrt.
Der Master M1 ist unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung einer drahtlosen Datenstrecke, eines Wandlers oder eines Signalumssetzers oder sonstigen Bauteils an das Bussegment B1 angeschllossen. Ebenso ist der Master M2 unmittelbar an das Bussegment B2, der Master M3 unmittelbar an das Bussegment B3, der Master M4 unmittelbar an das Bussegment B4 und der Master M5 unmittelbar an das Bussegment B5 angeschlossen.
An das zentrale Bussegment B1 sind im vorliegenden Beispiel fünf Slaves S11–S15 unmittelbar angeschlosen, an das Bussegment B2 ein Slave S2, an das Bussegment B3 ein Slave S3, an das Bussegment B4 ein Slave S4 und an das Bussegment B5 ein Slave S5.
Die Datenstrecken D2–D5 übertragen den Datenverkehr zwischen den Bussegmenten 1:1, d. h. die Daten werden bei ihrer Übertragung nicht verändert. Sofern keine der Datenstrecken D2–D5 unterbrochen ist, ist der Datenverkehr daher auf allen Bussegmenten B1–B5 identisch, so dass die Bussegmente B1–B5 insgesamt einen einzigen gemeinsamen Bus B1–B5 bilden, auf welchen alle Master M1–M5 zugreifen und über welchen die Master M1–M5 kommunizieren können. Das Bussystem kann insbesondere ein Profibus-System gemäß EN 50170 bzw. IEC 61158/IEC 61784 oder ein Halbduplex-Bussystem oder ein Feldbussystem sein.
Die einwandfreie Funktion jeder Datenstrecke wird von den Transceivern, welche sich an den Enden der betreffenden Datenstrecke paarweise gegenüberstehen, zyklisch widerkehrend in beiden Richtungen überprüft, z. B. durch den Austausch von speziellen Prüfsignalen.
Im vorliegenden Beispiel der 1–4 ist der Master M1 der Leit-Master des Bussystems, welcher die Hautplast der Steuerung des Datenverkehrs im Bussystem trägt, das Steuerzentrum des Bussystems und den Mittelpunkt der Stern-Topologie bildet. Die übrigen Master M2–M5 sind Sub-Master mit geringerer Priorität als der Leit-Master M1 und übernehmen nur einzelne Aufgaben wie z. B. die Überwachung eines Detektors oder die Ansteuerung eines einzigen Slaves. Bau Ausfall oder Fehlfunktion des Leit-Masters M1 wird das gesamte Bussystem oder zumindest weite Teile desselben mit mehreren Bussegmenten in Mitleidenschaft gezogen, bei Ausfall eines Sub-Masters M2–M5 in der Regel hingegen nur das einzelne Bussgment, an welches der betroffene Sub-Master unmittelbar angeschlossen ist.
Im vorliegenden Beispiel ist das zentrale Bussegment B1 mit den unmittelbar daran angeschlossen Schaltkreisen M1, S11–S15 und T2a–T5a stationär installiert, während das Bussegment B2 mit den unmittelbar daran angeschlossen Schaltkreisen M2, S2 und T2b an oder in einem verfahrbaren Roboter angeordnet und somit mobil ist.
Die Master M1–M5 bilden einen Token-Ring, in welchem ein Token über den Bus in einem ständigen Kreislauf von einem Master zum nächsten weitergegeben wird.
Der gestrichelte Rahmen in 1 begrenzt einen Ausschnitt A des in 1 dargestellten Bussystems, welcher einen Teil des Bussystems mit den Mastern M1 und M2, den Transceiverrn T2a und T2b, der Datenstrecke D2 und Abschnitten der Bussegmente B1 und B2 umfasst. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist dieser Teil A des Bussystems von 1 in den 2–4 in verschiedenen Zuständen gesondert veranschaulicht, wobei die Transceiver T2a und T2b im Gegensatz zu 1 in den 2-4 jeweils als Detail-Blockschaltbild dargestellt sind.
Der unmittelbar an das erste Bussegment B1 angeschlossene Transceiver T2a weist einen Empfänger E1, eine Leuchtdiode L1, eine Fotozelle F1, einen Bustreiber Tr1, eine Auswerteeinheit Aw und ein steuerbares Sperrelement S, welches vorliegend als steuerbarer Schalter S ausgebildet ist, auf.
Der unmittelbar an das zweite Bussegment B2 angeschlossene Transceiver T2b weist einen Empfänger E2, eine Leuchtdiode L2, eine Fotozelle F2, und einen Bustreiber Tr2 auf.
Über das Bussegment B1 ankommende elektrische Signale werden vom Empfänger E1 verstärkt und auf die Leuchtdiode L1 aufgegeben, welche die elektrischen Signale in optische Signale umsetzt. Diese durchlaufen die Datenstrecke D2 in der Richtung R1 und werden von der Fotozelle F2 des Transceivers T2b empfangen und wieder zurück in elektrische Signale verwandelt, welche mittels des Bustreibers Tr2 auf das Bussegment B2 aufgegeben werden.
In umgekehrter Datenflussrichtung werden über das Bussegmant B2 ankommende elektrische Signale vom Empfänger E2 verstärkt und auf die Leuchtdiode L2 aufgegeben, welche die Signale in optischer Form über die Datenstrecke D2 in der Richtung R2 an die Fotozelle F2 des Transceivers T2b weitergibt, wo sie wieder zurück in elektrische Signale verwandelt und mittels des Bustreibers Tr2 auf das Bussegment B1 aufgegeben werden.
Die Transceiver weisen ferner (in den Figuren nicht dargestellte) Überwachungsmittel auf, mit welchen sie die Datenstrecke D2 in beiden Richtungen R1, R2 wiederkehrend oder zyklisch darauf überprüfen, ob Durchgang, d. h. Funktionsfähigkeit, der Datenstrecke D2 vorliegt oder ob in wenigstens einer sder Richtungen R1 oder R2 eine Unterbrechung der Datenstrecke D2 eingetreten ist. Diese Überwachungsmittel bilden somit eine Kontrolleinrichtung zur Funktionsprüfung der Datenstrecke.
Vorzugsweise findet jedesmal nach der Übertragung eines Protokolls über die Datenstrecke eine derartige Überprüfung auf Durchgang der Datenstrecke in beiden Richtungen R1, R2 statt. Die Überprüfug kann z. B. anhand des Austausches spezieller Prüfsignale zwischen den Transceivern T2a, T2b oder durch Auswertung der zwischen den Bussegmenten B1, B2 übertragenen Daten oder durch den Vergleich von Hin- und Rücksignalen erfolgen.
2 zeigt die Situation bei normalem, ungestörtem Betrieb des Bussystems. Die Datenstrecke D2 ist in beiden Richtungen R1, R2 funktionsfähig, d. h. durchgängig. Der steuerbare Schalter S, welcher im geöffneten Zustand die Datenübertragung vom zweiten zum ersten Bussegment B2, B1, d. h. in der Richtung R2, sperrt, ist daher erfindungsgemäß in der Situation von 2 geschlossen. Eine Datenübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Bussegment B1, B2 ist daher in der Situation von 2 in beiden Richtungen R1, R2 möglich.
3 zeigt eine Situation, in welcher die Datenstrecke D2 durch ein in den Strahlengang der optischen Datenstrecke D2 eintauchendes Hindernis H in beiden Richtungen R1, R2 unterbrochen ist. Die Unterbrechung wurde in der Situation von 3 bereits von den Überwachungsmitteln erkannt mit der Folge, dass der Schalter S als Reaktion hierauf durch die Auswerteeinheit Aw automatisch geöffnet wurde, so dass der Datenfluss in der Richtung R2 nicht allein durch das Hindernis H, sondern erfindungsgemäß zusätzlich auch durch den Schalter S gesperrt ist.
Die Unterbrechung der Datenstrecke D2 führt dazu, dass die Master M1 und M2 nicht mehr kommunzieren können und somit auch eine Weitergabe des Tokens zwischen diesen Mastern M1, M2 nicht mehr möglich ist. Der Token-Ring ist unterbrochen, und einer der beiden Master M1, M2 kommt also nicht mehr in den Besutz des Tokens.
Daher startet in dem Bussystem von 1 automatisch eine für solche Fälle vorgesehene, im Stand der Technik bei Multi-Master-Systemen übliche Notfall-Routine, durch welche der betroffene Master M1 oder M2 sich ersatzweise selbst ein neues Token generiert oder ein neues Token aus einem Speicher einliest, und einen Datenverkehr auf demjenigen Bussegment B1 oder B2, auf welches er betroffene Master M1 oder M2 trotz der Unterbrechnung der Datenstrecke D2 noch Zugriff hat, in Gang setzt, wodurch nun zwei Token in dem Bussystem vorhanden sind.
Die Folge davon ist, dass der Datenverkehr auf den Bussegmenten B1, B2 nicht mehr übereinstimmt. Sofern nun der Durchgang der Datenstrecke D2 ohne weitere Maßnahmen wieder hergestellt wird, kommt es – zufallsabhängig – zu einer Datenkollision auf mindestens einem der Bussegmente B1 oder B2. Falls das Bussegment B2 von der Datenkollision betroffen ist, führt dies nur zu einer Störung des Bussegments B2 mit den unmittelbar daran angeschlossen Schaltkreisen M2 und S2.
Falls aber das zentrale Bussegment B1 von der Datenkollision betroffen ist, kann dies zu Störungen oder zum Versagen des gesamten Bussystems von 1 führen. Daher ist eine Datenkollision insbesondere auf dem zentralen Bussegment B1 höchst unerwünscht.
Durch die Erfindung wird vorteilhafterweise eine Datenkollision speziell auf dem zentralen Bussegment B1 gezielt vermieden.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass nach Ende der Unterbrechung erst nach Ablauf einer Wartezeit der Schalter S wieder geschlossen und damit der Datenfluss in der Richtung R2 erst nach Ablauf der Wartezeit wieder freigegeben wird. Hierdurch wird eine Datenkollision auf dem Bussegment B1 verhindert, weil nämlich während der Wartezeit erfindungsgemäß keine Daten vom Bussegment B2 auf das zentrale Bussegment B2 gelangen können, obwohl die Datenstrecke D2 wieder durchgängig ist.
Umgekehrt ist jedoch während der Wartezeit ein Datenfluß in der Richtung R1 erfindungsgemäß möglich, was dazu führt, dass auf dem zweiten Bussegment B2 eine Datenkollision auftritt. Dies wird erfindungsgemäß erzwungen, denn ein standartisiertes Multi-Master-Bussystem gemäß dem Stand der Technik reagiert, falls auf einem Bussegment eine Datenkollision auftritt, in solcher Weise, dass derjenige Master, welcher unmittelbar an das betreffende Bussegment angeschlossen ist, nach einiger Zeit wieder von selbst in den Token-Ring eingliedert und von da an wieder am Betrieb des Bussystems teilnimmt, wodurch die Störung behoben ist.
Aus diesem Grund ist die Datenkollision auf dem Bussegment B2 beabsichtigt, da, wie onen dargelegt, eine Datenkollision auf dem Bussegment B2 vorteilhafterweise zur Folge hat, dass der Master M2 sich von selbst wieder in den Token-Ring eingliedert und der störungsfreie Betrieb des Bussystems somit wieder hersgestellt wird, ohne den Betrieb der anderen Bussegmente B1, B3, B4 und B5 und der daran unmittelbar angeschlossenen Schaltkreise zu beeinträchtigen oder zu verzögern.
Mit Hilfe der Erfindung wird also eine kleinere Störung (nämlich des Bussegments B2 und der daran unmittelbar angeschlossenen Schaltkreise) in Kauf genommen, um eine größere Störung (nämlich des gesamten übrigen Bussystems) gezielt zu verhindern.
4 zeigt eine Situation, in welcher das Hindernis H beseitigt und somit die Datenstrecke D2 in beiden Richtungen R1, R2 wieder durchgängig, aber die Wartezeit noch nicht abgelaufen ist. Der Schalter S ist daher in der Situation von 4 eerfindungsgemäß noch geöffnet und ein Datenflus in der Richtung R2 ausgeschlossen. Nach Ablauf der Wartezeit wird der Schalter S geschlossen, wodurch sich wieder der Normalzustand von 2 einstellt.
Bevorzugt ist der Zeitpunkt des Ablaufs der Wartezeit so festgelegt, dass zu diesem Zeitpunkt, bei Schließung des Schalters S und damit bei Freigabe des Datenflusses in der Richtung R2, keine Kollision der auf dem ersten Bussegment B1 fließenen Daten mit vom zweiten Bussegment B2 über die Datenstrecke D2 auf das erste Bussegment B2, B1 gelangenden Daten mehr möglich ist.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Variante ist der Zeitpunkt des Ablaufs der Wartezeit so festgelegt, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kollision der auf dem ersten Bussegment B1 fließenen Daten mit vom zweiten Bussegment B2 über die Datenstrecke D2 auf das erste Bussegment B2, B1 gelangenden Daten geringer ist als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitswert, welcher z. B. 1:1.000 oder 1:1.000.000 betragen kann.
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, anhand der Datenflüsse auf dem ersten Bussegment und/oder auf dem zweiten Bussegment bzw. deren zeitlichem Verhalten festzustellen, wie groß zu einem bestimmten Zeitpunkt die Wahrscheinlichkeit einer Datenkolliosion auf dem ersten Bussegment ist, wenn der Datenfluß vom zweiten zumersten Busseegment freigegeben wird, oder festzustellen, ob die Möglichkeit einer solchen Datenkollision zu einem bestimmten Zeitpunkt überhaupt noch bersteht.
Es gibt daher ebenfalls zahlreiche Möglichkeiten, die Dauer der Wartezeit bzw. den Zeitpunkt des Ende der Wartezeit situationsbedingt festzulegen. Bevorzugt erfolgt die Festlegung des Endes der Wartezeit automatisch mittels der Auswerteeinheit Aw. Diese liest im vorliegeden Beispiel die auf dem zweiten Bussegment B2 fließenden Daten zumindest teilweise ein und wertet diese aus und leitet aus dem Ergebnis der Auswertung den Zeitpunkt des Endes der Wartezeit ab. Hierbei kann der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit insbesondere vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem zweiten Bussegment abhängen.
Selbstverständlich brauchen die Auswertewerteeinheit Aw und der Schalter S weder Bestandteile des Transceivers T2a noch auf der funktionsmäßig dem ersten Bussegment B1 zugewandten Seite der Datenstrecke D2 angeordnet zu sein. Ebenso können vielmehr die Auswertewerteeinheit Aw und der Schalter S auf der funktionsmäßig dem zweiten Bussegment B2 zugewandten Seite der Datenstrecke D2 angeordnet und hierbei insbesondere Bestandteile des Transceivers T2b sein.
Die Anwendung der Erfindung im Bussystem von 1 ist selbstverständlich nicht auf die unter Bezug auf die 1–4 exemplarisch erläuterte erfindungsgemäße Sperrung und Wiederfreigabe der Datenstrecke D2 beschränkt; vielmehr kann die Erfindung völlig analog hierzu auch bei den anderen Datenstrecken D3, D4 und D5 Anwendung finden.
Auch die nachfolgenden Ausführuzngen beziehen sich auf bevorzugte Varianten der Erfindung. Die Erfindung betrifft ein Bussystem bzw. Gerät zur Vermeidung von Datenkollisionen bei Übertragungsunterbrechungen für Multimastersysteme. Die Erfindung betrifft ein Gerät mit einem Mechanismus zur Vermeidung von Datenkollisionen bei Übertragungsunterbrechungen innerhalb von Multimastersystemen.
Motivation:
Kollisionsproblem: Während einer Datenübertragungsunterbrechung ergreift ein Muster auf der mobilen Seite nach seinem Bustimeout das Token, während auf der stationären Seite parallel ein anderer Token parallel weiterläuft. Bei der Wiederherstellung des Lichtstrahls kann der selbst gestartete Busverkehr des mobilen Masters in den Daten-austausch des stationären Masters hineinkollidieren, womit der rein stationäre Datenverkehr gestört wird und/oder sich der stationäre Master zurückzieht. (s. Folgefehler beim Profibus)
Negativverhalten:
Die Kommunikation der Übertragungsstrecke ist unterbrochen, dies gilt auch für eine einseitige Unterbrechung. Der aufgebaute Busverkehr der mobilen Seite beinhaltet bei den bekannten Anwendungen keinen inhaltlichen Datenverkehr zwischen den Teilnehmern. Wenn beide Seiten parallel arbeiten (doppelter Token) ist eine Kollision nach einer Datenübertragungsunterbrechung sehr wahrscheinlich. Sind die Master gleichberechtigt (z. B. Profibus), so wird sich bei einer Kollision per Zufall einer der beiden durchsetzen. Eine Kollision auf der stationären Seite bewirkt die Störung der gesamten Anlage, eine Kollision auf der mobilen Seite bewirkt i. d. R. keine zusätzlichen Kommunikationsstörungen, das Erzwingen einer Kollision auf der mobilen Seite verhindert eine Kollision auf der stationären Seite (vgl. 5).
Problemlösung:
Bei dem stationären Transceiver wird ein Betriebsmodus (Kollisionsschutz) eingeschaltet, der mobile Transceiver arbeitet normal.
Die stationäre Transceiversteuerung mit dem Modus Kollisionsschutz erkennt eine Datenübertragungsunterbrechung in beiden Richtungen und sperrt nach einer sicheren Zeit die Übertragung des Rücksignals (Zustand "Idle").
Auch nach der Datenübertragungsunterbrechung, d. h. wenn physikalisch beide Übertragungsrichtungen stabil sind, bleibt zunächst der Zustand "Idle" beibehalten. Durch einen bestimmten Algorithmus kann erkannt werden, ob das mobile Bussegment noch eine Gefahr für die stationäre Seite darstellen kann. Ist die Gefahr nicht mehr gegeben, so wird die stationäre Transceiversteuerung entsperrt und die Kommunikation ist wieder hergestellt.
Erkennung der Datenübertragungsunterbrechung:
Die Datenübertragungsunterbrechung wird ausschließlich über die vom Medium ankommenden Signale erkannt.
Bei einem erfindungsgemäßen Bussystem bzw. Gerät mit einem Mechanismus zur Vermeidung von Datenkollisionen nach Übertragungsunterbrechungen innerhalb von Multimastersystemen scützt eine Übertragungssperre das wichtigere (Sternpunkt) Bussegment, wobei die Steuerung dieser Sperre aus durch eine Analyse der vom Medium ankommenden Signalen, die im Zusammenhang mit einer Datenübertragungsunterbrechung stehen, zu- und abgeschaltet wird.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass auch eine einseitige Unter-brechung der von der stationären Seite auf die mobile Seite auf der stationären Seite erkannt wird, und die Sperre auslöst.
Begriffe: die folgenden Begriffsdefinitionen sind vereinfacht und auf die genannten Bezüge eingeschränkt.
Übertragungsstrecke:
Die Übertragungsstrecke ist eine Punkt zu Punkt Verbindung bestehend aus zwei von der Richtung entgegengesetzten Datenkanälen. Die Schnittstellen der Übertragungsstrecke sind auf Senderseite die elektrischen Steuersignale, empfangsseitig alle nutzbaren elektrischen Signale aus der Empfangseinheit.
Medium:
Gemeint ist das Übertragungsmedium. Beispiel: Freiraum mit Lichtübertragung oder Funk. Das Übertragungsmedium ist bei dem Gerät nicht festgelegt. Es handelt sich um ein Medium, das unter ungünstigen Einflüssen kurzzeitig unterbrochen werden kann, wobei Hin- und Rückkanal nicht notwendigerweise gleichzeitig unterbrochen wird.
Datenübertragungsunterbrechung:
Die Datenübertragungsunterbrechung kann beidseitig oder einseitig in beide Übertragungsrichtungen auftreten.
Stationäre Seite – Mobile Seite:
Für den Anwendungsfall werden Daten von einem stationären auf einen beweglichen Signalwandler übertragen. Beim Einsatz von mehreren Übertragungsstrecken bildet i. d. R. die stationäre Seite den Sternpunkt, deshalb ist diese Seite durch
Master, "AktiverTeilnehmer":
Der "Aktive Teilnehmer" ist in diesem Papier gleichbedeutend mit "Master". Es handelt sich um einen Busteilnehmer, der einen selbständigen Telegrammablauf betreibt.
Slave, "Passiver Teilnehmer":
Der Slave sendet nur ein Telegramm (Antwort) unmittelbar nach einem Aufruf des Masters.
Monomasterbetrieb:
Bei Monomasterbetrieb, auch welchen sich die Erfinung nicht bezieht, ist nur ein Master am Bus angeschlossen.
Multimastertokenverfahren:
Dieser Mechanismus betrifft die Schicht 2 des OSI-Referenzmodells (nach Norm ISO 7498). Ein übliches Verfahren bei Halbduplex-Feldbussystemen, bei dem die Zuständigkeit des Telegrammablaufs auf mehrere Teilnehmer verteilt ist, dabei kann zu einem Zeitpunkt nur ein aktiver Teilnehmer die Rolle des Masters übernehmen, was gleichbedeutend mit dem Tokenbesitz ist. Der Token wird unter den Mastern reihum weitergereicht.
Bustimeout:
Erkennt ein Master innerhalb einer bestimmten Zeit, nämlich den Bustimeout, keine Busaktivität, so übernimmt er spontan das Token und betreibt den Busbetrieb fort. Dies kann z. B. dadurch geschehen, dass der Token nach der Weitergabe verloren ging oder dass die Verbindung zu einem anderen Master, der gerade den Token hat, unterbrochen ist. Der Bustimeout kann/soll bezüglich der Master verschieden hoch sein.
Telegramm:
Ein serieller Bitstrom, der als zusammengehöriges Informationspaket ohne Pause übertragen wird.
Kollision:
Fehlverhalten im Telegrammablauf aus Sicht eines Masters, verursacht durch ein Telegramm eines weiteren Initiators (eigenständiger Telegrammsender). Bei einer hier verstandenen Kollision muss es nicht zu einer Überschneidung der Telegramme kommen (physikalische Kollision).
Transceiver:
Signaltreiber und -empfänger, die auch die Funktion der Signalwandlung des elektrischen Mediums auf das Medium der Übertragungsstrecke beinhaltet.

1. Empfänger
2. Bustreiber
3 Transceiversteuerung (vgl. 6).

Transceiversteuerung:
Die Transceiversteuerung ist eine Einheit, die in Abhängigkeit der vom Medium ankommenden Signale einen Zustand einnimmt, der bewirkt, dass im Zustand "Übertragen" diese Signale auf den Bus übertragen werden, oder im Zustand "Idle" diese Signale gesperrt werden. Bei einem Halbduplex-Bus werden dabei (Idle) die Treiber (2) passiv geschaltet.
Folgefehler beim Profibus:
Beim Profibus werden nach einer Kollision zwei Folgefehler verursacht:

1. Der eventuell soeben abgesendete Aufruf an einen Slave (z. B. einer anderen Gasse oder ebenfalls stationär) wird aufgrund der Kollision nicht quittiert. Die Steuerung entfernt den Slave aus der Aktivliste, er muss neu aufgenommen werden, dieser Fehler wird i. d. R. angezeigt und protokolliert.
2. Beim Aufbau des Tokenrings kann der stationäre Master (i. d. R. C1) als letzter aufgenommen werden, in dieser Zeit findet dann kein zyklischer Datenaustausch mit diesem Master statt. Das würde bedeuten, dass nach der Überschreitung der Überwachungszeit alle ihm zugeordneten Teilnehmer in den Failsafe-Zustand übergehen und die gesamte Anlage still steht.

1: Empfänger
2: Bustreiber
3: Transceiversteuerung
A: Ausschnitt des Bussystems von 1
Aw: Auswerteeinheit
B1: zentrales Bussegment
B2–B5: Sub-Bussegmente
D2–D5: drahtlose Datenstrecken
E1, E2: Empfänger für Bussignale
F1, F2: Fotozellen
L1, L2: Leuchtdioden
M1: Leit-Master
M2–M5: Sub-Master
R1: Datenflussrichtung von B1 nach B2
R2: Datenflussrichtung von B2 nach B1
S: Sperrelement (Schalter)
Tr1, Tr2: Treiber für Bussignale
T2a–T5a: Transceiver von B1
T2b–T5b: Transceiver der Sub-Bussegmente

Claims

Zwei-Master- oder Multi-Master-Bussystem, mit – einem Bus (B1, B2), welcher aus mindestens einem ersten und einem zweiten Bussegment (B1, B2) besteht, – wenigstens zwei Mastern (M1, M2), nämlich einem ersten Master (M1), welcher an das erste Bussegment (B1) angeschlossen ist, und einem zweiten Master (M2), welcher an das zweite Bussegment (B2) angeschlossen ist, – einer Datenstrecke (D2), welche zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen den beiden Bussegmenten (B1, B2) dient, – einem steuerbaren Sperrelement (S), welches die Datenübertragung in Richtung (R2) vom zweiten zum ersten Bussegment (B1, B2) zu sperren imstande ist, – und mit einer Kontrolleinrichtung (T2a, T2b), welche imstande ist, a) die Datenstrecke (D2) laufend oder in Zeitabständen in wenigstens einer Richtung (R1, R2) darauf zu überwachen, ob die Datenstrecke (D2) in dieser Richtung (R1, R2) funktionsfähig oder unterbrochen ist, b) in dem Fall, dass sie eine Unterbrechung der Datenstrecke (D2) in wenigstens einer Richtung (R1, R2) feststellt, den Datenfluss in der Richtung (R2) vom zweiten zum ersten Bussegment (B1, B2) durch Aktivieren des Sperrelements (S) zu sperren, c) und nach Ende der Unterbrechung erst nach Ablauf einer Wartezeit das Sperrelement (S) zu deaktivieren und damit den Datenfluss in der Richtung (R2) vom zweiten zum ersten Bussegment (B1, B2) erst nach Ablauf der Wartezeit wieder freizugeben.
Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung (T2a, T2b) imstande ist, die Datenstrecke (D2) laufend oder in Zeitabständen darauf zu überwachen, ob die Datenstrecke (D2) in beiden Richtungen (R1, R2) funktionsfähig oder in wenigstens einer Richtung (R1, R2) unterbrochen ist.
Bussystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Sperrelement (S) nur dann aktivierbar ist, wenn eine Unterbrechung der Datenstrecke (D2) in der Richtung (R1) vom ersten zum zweiten Bussegment (B1, B2) vorliegt, – oder das Sperrelement (S) nur dann aktivierbar ist, wenn eine Unterbrechung der Datenstrecke (D2) in der Richtung (R2) vom zweiten zum ersten Bussegment (B2, B1) vorliegt.
Bussystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Bussystem eine Auswerteeinheit (Aw) aufweist, welche die auf dem ersten Bussegment (B1) fließenden Daten zumindest teilweise einliest und auswertet, oder – das Bussystem eine Auswerteeinheit (Aw) aufweist, welche die auf dem zweiten Bussegment (B2) fließenden Daten zumindest teilweise einliest und auswertet, oder – das Bussystem eine Auswerteeinheit (Aw) aufweist, welche sowohl die auf dem ersten als auch die auf dem zweiten Bussegment (B1, B2) fließenden Daten jeweils zumindest teilweise einliest und auswertet, und der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit vom Ergebnis der Auswertung abhängt.
Bussystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit – vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem ersten Bussegment (B1) – oder vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem zweiten Bussegment (B2) – oder sowohl vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem ersten Bussegment (B1) als auch vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem zweiten Bussegment (B2) abhängt.
Bussystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem selbsttätig imstande ist, die Wartezeit – dann zu beenden, wenn die Auswertung ergeben hat, dass keine Kollision der auf dem ersten Bussegment (B1) fließenen Daten mit vom zweiten Bussegment (B2) über die Datenstrecke (D2) auf das erste Bussegment (B2, B1) gelangenden Daten mehr möglich ist, oder – dann zu beenden, wenn die Auswertung ergeben hat, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kollision der auf dem ersten Bussegment (B1) fließenen Daten mit vom zweiten Bussegment (B2) über die Datenstrecke (D2) auf das erste Bussegment (B2, B1) gelangenden Daten geringer ist als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitswert.
Bussystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Auswerteeinheit (Aw) über die Datenstrecke (D2) an das erste Bussegment (B1) angeschlossen ist, oder – die Auswerteeinheit (Aw) über die Datenstrecke (D2) an das zweite Bussegment (B2) angeschlossen ist.
Bussystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Wartezeit konstant ist.
Bussystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (S) erst dann deaktivierbar ist, wenn nach Ende der Unterbrechung ein Reset oder Neustart des zweiten Masters (M2) erfolgt ist.
Bussystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (S) erst dann deaktivierbar ist, wenn nach Ende der Unterbrechung ein Reset oder Neustart des ersten Masters (M1) erfolgt ist.
Bussystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Master (M1) imstande ist, Bestandteil eines Token-Rings zu sein, – der zweite Master (M2) ebenfalls imstande ist, Bestandteil des Token-Rings zu sein, – und die Datenstrecke (D2) zur Weitergabe des Tokens benutzbar ist.
Bussystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Master (M1) imstande ist, dann, wenn er nicht im Besitz des Tokens ist und die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Höchstzeitspanne ausbleibt, automatisch ein neues Token entweder zu generieren oder aus einem Speicher zu laden.
Bussystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Master (M2) imstande ist, dann, wenn er nicht im Besitz des Tokens ist und die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Höchstzeitspanne ausbleibt, automatisch ein neues Token entweder zu generieren oder aus einem Speicher zu laden.
Bussystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Master (M2) imstande ist, dann, wenn die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Maximalzeitspanne ausbleibt, und/oder dann, wenn die Weitergabe des Tokens durch ihn fehlschlägt, automatisch in einen Hilfszustand überzugehen, in welchem er den Datenverkehr auf dem zweiten Bussegment (B2) entweder nicht beeinflusst oder unabhängig vom Besitz des Tokens selbständig und allein steuert, und sich somit aus dem Token-Ring auszugliedern.
Bussystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Master (M2) bei Auftreten einer Datenkollision auf dem zweiten Bussegment (B2) imstande ist, – diese automatisch zu erkennen, – als Reaktion hierauf den Datenverkehr auf dem zweiten Bussegment so lange nicht zu beeinflussen, bis er ein Token erhält, – und sich bei Erhalt des Tokens automatisch wieder in den Tokenring einzugliedern.
Bussystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenstrecke (D2) eine drahtlose Datenstrecke, insbesondere eine optische Datenstrecke oder eine Funk-Datenstrecke, ist.
Bussystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem ein Profi-Bussystem oder ein AS-Interface-Bussystem oder ein Halbduplex-Bussystem oder ein Feldbussystem ist.
Bussystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem eine Stern-Topologie aufweist, dessen Stern-Zentrum durch das erste Bussegment (B1) gebildet ist.
Bussystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Master (M1) der Leit-Master des Bussystems ist.
Bussystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (S) ein steuerbarer elektrischer Schalter (S) ist.
Bussystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (S) – zwischen die Datenstrecke (D2) und das erste Bussegment (B1) – oder zwischen das zweite Bussegment (B2) und die Datenstrecke (D2) zwischengeschaltet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Zwei-Master- oder Multi-Master-Bussystems, dessen Bus (B1, B2) aus mindestens einem ersten und einem zweiten Bussegment (B1, B2) besteht, wobei – an das erste Bussegment (B1) ein erster Master (M1) und an das zweite Bussegment (B2) ein zweiter Master (M2) angeschlossen ist, – beide Bussegmente (B1, B2) über eine Datenstrecke (D2) miteinander verbunden sind, welche zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen den beiden Bussegmenten (B1, B2) dient, – und die Datenübertragung in der Richtung (R2) vom zweiten zum ersten Bussegment (B1, B2) mittels eines steuerbaren Sperrelements (S) sperrbar ist, und folgene Schritte ausgeführt werden: a) die Datenstrecke (D2) wird laufend oder in Zeitabständen in wenigstens einer Richtung (R1, R2) darauf überwacht, ob die Datenstrecke (D2) in dieser Richtung (R1, R2) funktionsfähig oder unterbrochen ist, b) in dem Fall, dass eine Unterbrechung der Datenstrecke (D2) in wenigstens einer Richtung (R1, R2) festgestellt wird, wird der Datenfluss in der Richtung (R2) vom zweiten zum ersten Bussegment (B1, B2) durch Aktivieren des Sperrelements (S) gesperrt, c) nach Ende der Unterbrechung wird erst nach Ablauf einer Wartezeit das Sperrelement (S) wieder deaktiviert und somit auch erst nach Ablauf der Wartezeit der Datenfluss in der Richtung (R2) vom zweiten zum ersten Bussegment (B1, B2) wieder freigegeben.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenstrecke (D2) laufend oder in Zeitabständen darauf überwacht wird, ob die Datenstrecke (D2) in beiden Richtungen (R1, R2) funktionsfähig oder in wenigstens einer Richtung (R1, R2) unterbrochen ist.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass – der Schritt b) nur dann ausgeführt wird, wenn eine Unterbrechung der Datenstrecke (D2) in der Richtung (R1) vom ersten zum zweiten Bussegment (B1, B2) vorliegt, – oder der Schritt b) nur dann ausgeführt wird, wenn eine Unterbrechung der Datenstrecke (D2) in der Richtung (R2) vom zweiten zum ersten Bussegment (B2, B1) vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass – die auf dem ersten Bussegment (B1) fließenden Daten zumindest teilweise von einer Auswerteeinheit (Aw) eingelesen und ausgewertet werden, oder – die auf dem zweiten Bussegment (B2) fließenden Daten zumindest teilweise von einer Auswerteeinheit (Aw) eingelesen und ausgewertet werden, oder – sowohl die auf dem ersten als auch die auf dem zweiten Bussegment (B1, B2) fließenden Daten jeweils zumindest teilweise von einer Auswerteeinheit eingelesen und ausgewertet werden, und der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit von der Auswerteeinheit (Aw) automatisch in Abhängigkeit vom Ergebnis der Auswertung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt des Endes der Wartezeit von der Auswerteeinheit (Aw) automatisch – in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem ersten Bussegment (B1) – oder in Abhängigkeit vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem zweiten Bussegment (B2) – oder in Abhängigkeit sowohl vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem ersten Bussegment (B1) als auch vom zeitlichen Verhalten des Datenflusses auf dem zweiten Bussegment (B2) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartezeit – dann beendet wird, wenn die Auswertung ergeben hat, dass keine Kollision der auf dem ersten Bussegment (B1) fließenen Daten mit vom zweiten Bussegment (B2) über die Datenstrecke (D2) auf das erste Bussegment (B2, B1) gelangenden Daten mehr möglich ist, oder – dann beendet wird, wenn die Auswertung ergeben hat, dass die Wahrscheinlichkeit einer Kollision der auf dem ersten Bussegment (B1) fließenen Daten mit vom zweiten Bussegment (B2) über die Datenstrecke (D2) auf das erste Bussegment (B2, B1) gelangenden Daten geringer ist als ein vorgegebener Wahrscheinlichkeitswert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass – die Auswerteeinheit über die Datenstrecke (D2) an das erste Bussegment (B1) angeschlossen ist, oder – die Auswerteeinheit über die Datenstrecke (D2) an das zweite Bussegment (B2) angeschlossen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Wartezeit konstant ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (S) erst dann deaktiviert wird, wenn nach Ende der Unterbrechung ein Reset oder Neustart des zweiten Masters (M2) erfolgt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (S) erst dann deaktiviert wird, wenn nach Ende der Unterbrechung ein Reset oder Neustart des ersten Masters (M1) erfolgt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass – als erster Master (M1) ein solcher verwendet wird, welcher imstande ist, Bestandteil eines Token-Rings zu sein, – als zweiter Master (M2) ein solcher verwendet wird, welcher ebenfalls imstande ist, Bestandteil des Token-Rings zu sein, – und als Datenstrecke (D2) eine solche verwendet wird, welche Weitergabe des Tokens benutzbar ist.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Master (M1) ein solcher verwendet wird, welcher dann, wenn er nicht im Besitz des Tokens ist und die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Höchstzeitspanne ausbleibt, automatisch ein neues Token entweder generiert oder aus einem Speicher lädt.
Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Master (M2) ein solcher verwendet wird, welcher dann, wenn er nicht im Besitz des Tokens ist und die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Höchstzeitspanne ausbleibt, automatisch ein neues Token entweder generiert oder aus einem Speicher lädt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Master (M1) ein solcher verwendet wird, welcher dann, wenn die Übergabe des Tokens an ihn für eine vorgegebene Maximalzeitspanne ausbleibt, und/oder dann, wenn die Weitergabe des Tokens durch ihn fehlschlägt, automatisch in einen Hilfszustand übergeht, in welchem er den Datenverkehr auf dem zweiten Bussegment (B2) entweder nicht beeinflusst oder unabhängig vom Besitz des Tokens selbständig und allein steuert, und sich somit aus dem Token-Ring ausgliedert.
Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Master (M2) ein solcher verwendet wird, welcher bei Auftreten einer Datenkollision auf dem zweiten Bussegment (B2) – diese automatisch erkennt, – als Reaktion hierauf den Datenverkehrs auf dem zweiten Bussegment so lange nicht beeinflusst, bis er ein Token erhält, – und sich bei Erhalt des Tokens automatisch wieder in den Tokenring eingliedert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenstrecke (D2) eine drahtlose Datenstrecke, insbesondere eine optische Datenstrecke oder eine Funk-Datenstrecke, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem ein Profi-Bussystem oder ein AS-Interface-Bussystem oder ein Halbduplex-Bussystem oder ein Feldbussystem ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem eine Stern-Topologie aufweist, dessen Stern-Zentrum durch das erste Bussegment (B1) gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Master (M1) der Leit-Master des Bussystems ist.