DE102011052095A1 - Bus interface for connecting safety sensor to actuator sensor interface (AS-i) bus system, has checksum generator for generating dynamically changing checksum which is output together with a secure switching signal of safety sensor - Google Patents
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- H04L5/0055—Physical resource allocation for ACK/NACK
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Busanschaltung zum Anschluss eines Sicherheitssensors an ein AS-i Bussystem.The invention relates to a bus interface for connecting a safety sensor to an AS-i bus system.
Das AS-i Bussystem bildet ein nach dem Master-Slave-Prinzip arbeitendes Bussystem. Dabei bildet das AS-i Bussystem ein Feldbussystem, bei welchem die Slaves allgemein von Sensoren und/oder Aktoren gebildet sind. Die Funktionsweise dieses Bussystems ist in
Ein solches fehlersicher arbeitendes Bussystem ist aus der
Um die Fehlersicherheit dieses Bussystems zu gewährleisten, ist es nicht nur erforderlich, dass die Slaves, insbesondere Sicherheitssensoren, sichere Sensorausgangssignale generieren. Vielmehr müssen diese Sensorausgangssignale auch fehlersicher über die Busleitungen des Bussystems übertragen werden.In order to ensure the error safety of this bus system, it is not only necessary for the slaves, in particular safety sensors, to generate safe sensor output signals. Rather, these sensor output signals must also be transmitted fail-safe via the bus lines of the bus system.
Zur Gewährleistung dieser Anforderungen werden die Sensorausgangssignale der Slaves in Form von definierten Codefolgen übertragen. Eine ein Sensorausgangssignal kodierende Codefolge besteht typischerweise aus acht Codewerten mit jeweils 4 Bit. Jeder Codewert wird in einem Datentelegramm über die Busleitungen übertragen.To ensure these requirements, the sensor output signals of the slaves are transmitted in the form of defined code sequences. A code sequence encoding a sensor output typically consists of eight code values, each 4 bits. Each code value is transmitted in a data telegram via the bus lines.
Der Aufwand für diese Art der sicheren Übertragung ist unerwünscht hoch. Zunächst müssen im Sicherheitssensor für diesen individuelle Codetabellen abgespeichert werden, um damit die Sensorausgangssignale in die Codefolgen umwandeln zu können. Dieses erfordert einen aufwändigen Einlernprozess. Von einer empfangenden Einheit können die Sensorausgangssignale nicht direkt gelesen werden. Vielmehr müssen die Sensorausgangssignale wieder aus den Codefolgen zurückgewonnen werden. Schließlich ist nachteilig, dass die Übertragung der Sensorausgangssignale unerwünscht langsam ist, da zur Übertragung eines einzigen Sensorausgangssignals mehrere Codefolgen über mehrere Buszyklen hinweg übertragen werden müssen.The cost of this type of secure transmission is undesirably high. First, in the security sensor for this individual code tables must be stored in order to be able to convert the sensor output signals into the code sequences. This requires a complex learning process. From a receiving unit, the sensor output signals can not be read directly. Rather, the sensor output signals must be recovered again from the code sequences. Finally, it is disadvantageous that the transmission of the sensor output signals is undesirably slow, since several code sequences have to be transmitted over several bus cycles in order to transmit a single sensor output signal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Busanschaltung bereitzustellen, die eine schnelle und fehlersichere Übertragung von Sensorausgangssignalen von Sicherheitssensoren über ein AS-i Bussystem ermöglicht.The invention has for its object to provide a bus interface that allows fast and fail-safe transmission of sensor output signals from safety sensors via an AS-i bus system.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.To solve this problem, the features of
Die erfindungsgemäße Busanschaltung dient zum Anschluss eines Sicherheitssensors an ein AS-i Bussystem und umfasst eine Busschnittstelle und Mittel zur Generierung einer sich dynamisch ändernden Prüfsumme. Ein im Sicherheitssensor generiertes sicheres Schaltsignal wird zusammen mit der Prüfsumme über die Busschnittstelle ausgegeben.The bus interface according to the invention serves to connect a safety sensor to an AS-i bus system and comprises a bus interface and means for generating a dynamically changing checksum. A safe switching signal generated in the safety sensor is output via the bus interface together with the checksum.
Mit der erfindungsgemäßen Busanschaltung wird eine fehlersichere Übertragung von Daten eines Sicherheitssensors über ein AS-i Bussystem ermöglicht. Da die Sicherheitssensoren selbst mit den sicheren Schaltsignalen fehlersichere Signale generieren, ist dadurch eine wesentliche Voraussetzung für die Erfüllung der Sicherheitsanforderungen für Anwendungen des AS-i Bussystems im Bereich der Sicherheitstechnik gegeben.With the bus interface according to the invention, a fail-safe transmission of data of a safety sensor via an AS-i bus system is made possible. Since the safety sensors generate fail-safe signals even with the safe switching signals, this is an essential prerequisite for meeting the safety requirements for applications of the AS-i bus system in the field of safety technology.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Busanschaltung besteht darin, dass deren Funktionalität in Form einer einfachen, kostengünstigen Hardwarestruktur realisiert werden kann, das heißt es ist keine aufwändige Softwareentwicklung durchzuführen.A further significant advantage of the bus interface according to the invention is that its functionality can be realized in the form of a simple, inexpensive hardware structure, that is to say that no complex software development is required.
Die sicherheitsgerichteten Informationen der Sicherheitssensoren, das heißt deren sichere Schaltsignale, können ohne Verschlüsselung in aufwändige Codefolgen direkt auf das AS-i Bussystem ausgegeben werden und bilden so von empfangenden Einheiten Informationen, die unmittelbar, das heißt ohne aufwändige Dekodierungen gelesen werden können.The safety-related information of the safety sensors, that is their secure switching signals can be output without encryption in elaborate code sequences directly to the AS-i bus system and thus form of receiving units information that can be read directly, that is without elaborate decodes.
Dadurch, dass die Schaltsignale ohne eine Kodierung in Codefolgen übertragen werden können, entfallen auch aufwändige Einlernvorgänge für die Codefolgen. Zudem ergeben sich dadurch auch kürzere Einschaltzeiten des erfindungsgemäßen AS-i Bussystems. Schließlich ergibt sich auch hinsichtlich der Produktion der Sicherheitssensoren mit den Busanschaltungen eine wesentliche Vereinfachung.The fact that the switching signals can be transmitted without coding in code sequences, also eliminates complex learning operations for the code sequences. Moreover, this also results shorter turn-on times of the AS-i bus system according to the invention. Finally, the production of the safety sensors with the bus interfaces also results in a considerable simplification.
Die sicheren Schaltsignale sind von einigen wenigen Bits oder im Grenzfall von nur einem Bit gebildet und können zusammen mit einer zugeordneten Prüfsumme schnell über das AS-i Bussystem übertragen werden.The safe switching signals are formed by a few bits or in the limit of only one bit and can be transmitted quickly along with an associated checksum on the AS-i bus system.
Besonders vorteilhaft bildet jeder Sicherheitssensor des AS-i Bussystems einen Slave, wobei zyklisch jeweils innerhalb eines Buszyklus ein Master alle Slaves durch Aussenden eines Telegramms abfragt und jeder Slave durch Aussenden eines Telegramms eine Antwort sendet. In einem Telegramm eines von einem Sicherheitssensor gebildeten Slave ist das sichere Schaltsignal und die Prüfsumme zusammengefasst.Particularly advantageous each safety sensor of the AS-i bus system forms a slave, wherein cyclically within a bus cycle, a master polls all slaves by sending a telegram and each slave sends a reply by sending a telegram. The secure switching signal and the checksum are combined in a telegram of a slave formed by a safety sensor.
Damit ergibt sich eine besonders schnelle Übertragung der sicherheitsgerichteten Informationen.This results in a particularly fast transmission of the safety-related information.
Wesentlich hierbei ist, dass die Telegramme, die über die Busleitungen zwischen Master und den Salves des erfindungsgemäßen AS-i Bussystems übertragen werden, nicht mehr auf 4 Bit begrenzt sind. Damit kann die Prüfsumme, die bevorzugt als CRC-Prüfsumme ausgebildet ist, eine entsprechend hohe Anzahl von Bits aufweisen, um das zugeordnete Schaltsignal mit einer hinreichend hohen Fehlersicherheit abzusichern.It is essential here that the telegrams which are transmitted via the bus lines between the master and the salves of the AS-i bus system according to the invention are no longer limited to 4 bits. Thus, the checksum, which is preferably designed as a CRC checksum, have a correspondingly high number of bits in order to secure the associated switching signal with a sufficiently high level of fail-safety.
Besonders vorteilhaft weisen die Mittel zur Generierung der Prüfsumme einen Prüfsummengenerator und einen Signalgenerator zur Generierung eines sich mit jedem Buszyklus ändernden Signals auf. Mittels des Signalgenerators ist der Prüfsummengenerator so angesteuert, dass dieser für jeden Buszyklus eine neue Prüfsumme generiert.Particularly advantageously, the means for generating the checksum on a checksum generator and a signal generator for generating a changing with each bus cycle signal. By means of the signal generator, the checksum generator is controlled so that it generates a new checksum for each bus cycle.
Damit kann mit einer einfachen Hardwarestruktur und ohne aufwändige Software die Prüfsumme generiert werden. Dabei wird im Prüfsummengenerator in Abhängigkeit des Sensorausgangssignals des Sicherheitssensors die Prüfsumme generiert, wobei mittels des Signalgenerators die gewünschte zeitliche Veränderung der Prüfsumme erhalten wird.Thus, the checksum can be generated with a simple hardware structure and without complex software. In this case, the checksum is generated in the checksum generator as a function of the sensor output signal of the safety sensor, the desired time variation of the checksum being obtained by means of the signal generator.
Die erfindungsgemäße Busanschaltung kann mit nur kleinen Anpassungen für Sicherheitssensoren mit unterschiedlichen Sicherheitsstrukturen eingesetzt werden.The bus interface according to the invention can be used with only small adjustments for safety sensors with different security structures.
Zudem kann die Busschnittstelle der Busanschaltung so angepasst werden, dass diese einen parallelen oder seriellen Eingang aufweist.In addition, the bus interface of the bus interface can be adapted so that it has a parallel or serial input.
Die erfindungsgemäße Busanschaltung ist somit einfach an unterschiedliche Anwendungsfälle anpassbar.The bus interface according to the invention is thus easily adaptable to different applications.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below with reference to the drawings. Show it:
Der Sicherheitssensor
Mit dem Sicherheitssensor
Wie aus
Mit dem Signalgenerator
Die vom Signalgenerator
Die Ausgangssignale der Tri-State-Stufe
Mit den an den Ausgängen A, B der Tri-State-Stufe
Ist der Schaltkontakt
Ist der Schaltkontakt
In einer Ausgabeeinheit, insbesondere einer Schnittstelleneinheit zum Anschluss des Sicherheitssensors
Die Sicherheitssensoren
Die Sicherheitssensoren
Der Master steuert die Kommunikation mit den Slaves. Durch ein Polling fragt der Master die Slaves unter vorgegebenen Slave-Adressen zyklisch ab, worauf die Slaves Antworten an den Master zurücksenden. Bei dem AS-i Bussystem überträgt der Master hierbei Telegramme mit einer bestimmten Anzahl von Bits an die jeweiligen Slaves. Auch die Slave-Antworten enthalten Datentelegramme mit derselben Anzahl von Bits.The master controls the communication with the slaves. By polling the master polls the slaves cyclically under predetermined slave addresses, whereupon the slaves send responses back to the master. In the case of the AS-i bus system, the master transmits telegrams with a specific number of bits to the respective slaves. The slave responses also contain data telegrams with the same number of bits.
Im Gegensatz zu den bisher bekannten AS-i Bussystemen umfassen die Telegramme mehr als 4 Nutzdatenbits, typischerweise bis zu 19 Nutzdatenbits.In contrast to the hitherto known AS-i bus systems, the telegrams comprise more than 4 user data bits, typically up to 19 user data bits.
Die für den Einsatz in der Sicherheitstechnik geforderten Sicherheitsanforderungen werden einerseits dadurch erfüllt, dass die Sicherheitssensoren
Die Busanschaltung
Schließlich weist die Busanschaltung
Die Komponenten der Busanschaltung
Die Schaltsignale des Sicherheitssensors
Mit der im Prüfsummengenerator
Mit jedem Buszyklus, innerhalb dessen der Master des AS-i Bussystems die Slaves abfragt, wird im Prüfsummengenerator
Das aktuelle Schaltsignal des Sicherheitssensors
In den Telegrammen sind die Schaltsignale ohne Kodierung enthalten und können so direkt von einer empfangenden Einheit gelesen werden.The telegrams contain the switching signals without coding and can thus be read directly by a receiving unit.
Weiterhin ist in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Sicherheitssensorsecurity sensor
- 22
- Schaltkontaktswitching contact
- 33
- Signalgeneratorsignal generator
- 3a3a
- Ausgangoutput
- 44
- Tri-State-StufeTri-State level
- 55
- Signaldecodersignal decoder
- 66
- Prozessorprocessor
- 77
- Verbindungsleitungconnecting line
- 88th
- Busanschaltungbus interface
- 99
- Prüfsummengeneratorchecksum
- 9a9a
- Ausgangoutput
- 9b9b
- Ausgangoutput
- 1010
- Busschnittstellebus interface
- 1111
- Schieberegistershift register
- 1212
- DatenerzeugungseinheitData generation unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008045599 B3 [0003] DE 102008045599 B3 [0003]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Effective date: 20131105 |
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