DE19619886C2 - Steuer- und Datenübertragungsanlage mit teilweise redundantem Bussystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuer- und Datenübertragungsanlage mit teilweise redundant aufgebautem seriellen Feldbussystem zur Erhöhung der Verfügbarkeit des Systems.

Im Kraftwerks-, Verfahrens- und Verkehrssektor besteht die Forderung nach einem redundanten und damit fehlertoleranten Feldbussystem, um kostenintensive Ausfälle der jeweiligen Anlage zu vermeiden.

Eine der bisherigen Lösungen auf diesem Gebiet sieht vor, alle Komponenten einer Steuer- und Datenübertragungsanlage doppelt zu verlegen. Diese Strategie verfolgt man sowohl bei der Verdrahtung als auch beim Betreiben von Bussystemen. Bei der redundanten Auslegung von Bussystemen werden zwei komplette Buslinien mit allen zugehörigen Komponenten verlegt. Die zwei Stränge werden in zwei Rechnersysteme geführt, wo die übermittelten I/O Daten verarbeitet werden. Ergibt die Datenverarbeitung in beiden Rechnersystem das gleiche Ergebnis, arbeiten beide Systeme mit hoher Wahrscheinlichkeit fehlerfrei. Stimmt das Ergebnis nicht überein, muß geprüft werden, welches System fehlerhaft arbeitet und dieses System abgestellt werden.

Der Kostenaufwand für eine derartige Verdoppelung der Bussysteme in einer Anlage ist jedoch häufig zu hoch. In vielen Fällen ist es zweckmäßig, nur die Fernbuslinie doppelt auszuführen und die E/A Module an diesen redundanten Bus anzuschließen.

Eine erste Lösung dieses Problems zeigt die DIN-Norm E 19245 auf, die zwei räumlich getrennt zu verlegende Medien (Bus a und Bus b) und in jedem E/A Gerät zwei Transceiver umfaßt. Somit kann ein Fernbuskabelbruch bzw. ein Transcieverdefekt vom redundanten System aufgefangen werden.

Tritt jedoch in einer derartigen Anlage ein Fehler im Übertragungs- oder Buszugriffsprotokol beziehungsweise in den Schnittstellendiensten auf oder stürzt die intelligente Schnittstelle Bus/Peripherie im E/A Gerät gar vollständig ab, ist die Anbindung aller Buslinien an das betreffende E/A Gerät unterbrochen. Zusätzlich zu dieser Passivierung des betroffenen Teilnehmers können derartige Fehler beispielsweise ununterbrochenes Senden von fehlerhaften Daten auf beiden Buslinien zur Folge haben, was das komplette Bussystem zum Absturz bringen kann.

Ferner muß jedes E/A Gerät mit zwei kompletten Transceivern und der notwendigen Intelligenz ausgestattet werden, was den Aufbau der E/A Geräte im Vergleich zu E/A Geräten in nicht redundanten seriellen Bussystemen verteuert. Weiterhin wäre es in einigen Anwendungen kostengünstiger und im Hinblick auf das Gefahrenpotential für das Bussystem innerhalb bestimmter Busabschnitte vertretbar, unkritische Abschnitte nicht redundant auszulegen.

Aus der US-A-5,329,521 ist eine redundant ausgebildetes lokales Netzwerksystem bekannt, welches mehrere Kommunikationsverbindungen aufweist. Mehrere Knoten sind vorgesehen, die über die Kommunikationsverbindungen Informationen austauschen können. Jeder Knoten ist mit einem redundanten Adapter verbunden, der den Knoten mit einer der Kommunikationsverbindungen verbinden kann. Der Adapter weist hierzu eine Steuereinheit auf, die über einen Schalter eine Kommunikationsverbindung auswählt und diese mit dem Knoten verbindet.

Die US-A-5,086,499 offenbart ein Computernetzwerk zur automatischen Fehlererkennung und Analyse sowie zur Überwachung des Systems in Echtzeit. Hierzu sind zwei Hauptcomputer mit doppelt ausgeführter Schnittstelle vorgesehen, die jeweils mit zwei Verbindungspfaden verbunden sind. Zwei Satellitencomputern weisen eingangsseitig jeweils zwei Schnittstellen auf, über die sie an beide Übertragungspfade angeschlossen sind. Ausgangsseitig weist jeder Satellitencomputer zwei Schnittstellen auf, über die sie jeweils mit einem I/O-Rack verbunden sind. Die beiden Hauptcomputer arbeiten kontinuierlich mit den Satellitencomputern zusammen, um Fehler in den I/O-Racks zu erkennen und zu analysieren und das System kontinuierlich in Echtzeit überwachen zu können. Ein wesentlicher Nachteil gegenüber der Erfindung ist daran zu sehen, dass neben den Übertragungspfaden auch alle Computer redundant ausgebildet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Redundanzkonzept für eine Steuer- und Datenübertragungsanlage mit teilweise redundant aufgebautem seriellen Bussystem bereitzustellen, welches die vorstehend aufgeführten Nachteile nicht aufweist.

Dies wird mit der in Anspruch 1 definierten Erfindung und den abhängigen Unteransprüchen überraschend einfach gelöst. Hierbei wird eine Steuer- und Datenübertragungs­ anlage mit E/A Geräten und teilweise redundant aufgebautem seriellen Bussystem, mit wenigstens zwei Master-Steuereinheit (Master) und entsprechender Anschaltbaugruppe zur Steuerung des Bussystems und wenigstens einem Systemkoppler zum Verbinden von jeweils einem redundanten und einem eine Buslinie umfassenden, nicht redundanten Busabschnitt bereitgestellt. Der Systemkoppler umfasst wenigstens zwei erste Vorrichtungen zum Anschließen an einen redundanten Busabschnitt, eine zweite Vorrichtung zum Anschließen an einen nicht redundanten Busabschnitt, und eine Steuereinheit für das Zusammenschalten des redundanten und des nicht redundanten Busabschnitts, wobei in den ersten Vorrichtungen und in der zweiten Vorrichtung jeweils die Schichten eins und zwei des ISO-OSI-7-Schichten-Modells implementiert sind und alle Vorrichtungen unabhängig voneinander arbeiten. Sind mehrere E/A-Geräte in Reihe an den nicht redundanten Busabschnitt angeschlossen, kann die intelligente Steuereinheit des Systemkopplers bei einem Ausfall der Mastersteuerung diesen nicht redundant ausgeführten, E/A Geräte umfassenden, Busabschnitt - eine Art Funktionsinsel innerhalb der Anlage -, an den der Systemkoppler angeschlossen ist, als Submaster selbständig steuern. Beispielsweise läßt sich somit bei einem Ausfall der Mastersteuerung ein Notabfahrprogramm für die an den Systemkoppler angeschlossenen E/A Geräte starten.

Damit ist eine Hardwareredundanz der Anbindung von E/A Geräten an einen redundanten Busabschnitt mit wenigstens zwei Buslinien bis zur Schicht 2 des OSI-Modells sichergestellt. Ein Fernbuskabelbruch, aber auch ein Fehler im Übertragungs- oder Buszugriffsprotokol beziehungsweise in den Schnittstellendiensten können von der erfindungsgemäßen Anlage abgefangen werden.

Die Steuereinheit des Systemkopplers kann erfindungsgemäß derart ausgeführt sein, daß die Applikationen der Schicht 7 des ISO-OSI-7-Schichten-Modells, die den jeweiligen Vorrichtungen zugeordnet sind, unabhängig voneinander auf einem Prozessor oder sogar auf getrennten Prozessoren ablaufen. Auf diese Weise wird eine komplette Redundanz über sämtliche verwendeten Schichten des OSI-Modells in Bezug auf die Anbindung des Systemkopplers an den redundanten mit wenigstens zwei Buslinien und den nicht redundanten Busabschnitt mit einer Buslinie bereitgestellt. Mit der entsprechenden Intelligenz ausgestattet, kann die Steuereinheit des Systemkopplers eine Buslinie des angeschlossenen redundanten Busabschnitts als aktive Buslinie auswählen und Daten von dieser aktiven Buslinie auf den angeschlossenen nicht redundanten Bus übertragen, beziehungsweise Daten von dem nicht redundanten Bus auf alle Buslinien des redundanten Busabschnitts übertragen.

Der Systemkoppler kann erfindungsgemäß in einer Steuer- und Datenübertragungsanlage dazu dienen, einen redundant ausgeführten Fernbusabschnitt mit wenigstens zwei Buslinien an einen nicht redundanten Busabschnitt anzuschließen, wobei an dem nicht redundanten Busabschnitt wenigstens ein E/A Gerät angeschlossen ist.

In der Master-Steuerung der Anlage ergibt sich bei der Verwendung des Systemkopplers kein Unterschied zur herkömmlichen Doppelverlegung der E/A Geräte, da im erfindungsgemäßen Konzept einem physikalischen Busteilnehmer, beispielsweise einem E/A Gerät, je nach Redundanzgrad wenigstens zwei logische Busteilnehmer zugeordnet werden. Dem Anwender werden etwaige Fehler einer Fernbuslinie gemeldet und er kann individuell entscheiden, ob er die Prozeßführung auf eine fehlerfreie andere Fernbuslinie umschaltet.

Standard-E/A Module können in der erfindungsgemäßen Anlage verwendet werden.

Es besteht in der Anlage ferner die Möglichkeit an besonders exponierten Stellen nicht nur die Buslinien sondern auch die E/A Geräte redundant, d. h. wenigstens in zweifacher Ausführung einzusetzen. In diesem Fall werden in dem redundanten Busabschnitt einzelne E/A Geräte an die einzelnen Buslinien angeschlossen um eine größtmögliche Sicherheit zu gewährleisten.

Die Flexibilität des Systemkopplers erlaubt ferner das Aufeinanderfolgen von redundanten und nicht redundanten Busabschnitten und umgekehrt, da Systemkoppler in Reihe geschaltet werden können.

Je nach Bedarf, beispielsweise in Abhängigkeit vom Gefahrenpotential innerhalb der Busabschnitte, kann die erfindungsgemäße Anlage somit flexibel mit redundanten und nicht redundanten Busabschnitten ausgestattet und gleichzeitig eine intelligente Steuerungsmöglichkeit für Funktionsinseln innerhalb der Anlage bereitgestellt werden.

Der Systemkoppler kann vorteilhafterweise modulartig aufgebaut sein. Die Module zeichnen sich durch eine komfortable Handhabung, einen geringen Platzbedarf und durch servicefreundliche steckbare Elektronik aus. Alle Anschlüsse (redundanter Busabschnitt, Spannungsversorgung) können in den Modulelektroniken eingebaut sein, so daß ein Modul weiterarbeitet, obwohl es aus dem Grundklemmenblock herausgezogen wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuer- und Datenübertragungsanlage mit E/A Geräten 6, redundant beziehungsweise nicht redundant aufgebauten seriellen Busabschnitten 3 bzw. 4, zwei Master-Steuereinheiten 1a bzw. 1b einschließlich der Anschaltbaugruppen 2a bzw. 2b zum Steuern des Bussystems und zwei Systemkopplern 5 zum Verbinden von jeweils einem redundanten und einem nicht redundanten Busabschnitt.

Fig. 2 schematisch den Aufbau des Systemkopplers 5, der eine erste Vorrichtungen 8 in zweifacher Ausführung zum Anschließen an einen zweifach redundanten Busabschnitt 3 umfaßt, sowie eine zweite Vorrichtungen 9 zum Anschließen an einen nicht redundanten Busabschnitt 4 und eine Steuereinheit 10 zum Zusammenschalten der beiden Busabschnitte umfaßt.

Fig. 3 schematisch zur Erläuterung des Datenflusses die verschiedenen Schichten nach dem ISO-OSI-7-Schichten-Modell in den Komponenten der auszugsweise dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuer- und Datenübertragungsanlage, wobei die Darstellung zwei Mastersteuereinheiten 1a bzw. 1b mit zugeordneten Anschaltbaugruppen 2a bzw. 2b, einen redundanten 3 und einen nichtredundanten 4 Busabschnitt, einen Systemkoppler 5 und ein E/A Gerät 6 umfaßt.

Fig. 4 eine Prinzipskizze einer beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuer- und Datenübertragungsanlage ähnlich der in Fig. 1, wobei zusätzlich durch Reihenschaltung von verschiedenen Systemkopplern mehrere redundante und nichtredundante Busabschnitte hintereinander geschaltet sind.

Im weiteren werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit zweifach verlegten Buslinien in redundanten Busabschnitten für den seriellen Feldbus "Interbus" der Firma Phoenix dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Steuer- und Datenübertragungsanlage. Die über entsprechende Anschaltbaugruppen 2a bzw. 2b an die Steuereinheiten 1a bzw. 1b angeschlossenen beiden Fernbusse bilden zusammen den redundant ausgeführten Busabschnitt 3 mit zweifach verlegter Buslinie. Die zwei unabhängigen Fernbusstränge werden von einem unabhängigen Steuersystem, bestehend aus den Steuereinheiten 1a und 1b gesteuert. Die in geeigneter Weise miteinander gekoppelten Steuereinheiten können beispielsweise SPS- oder Rechneranlagen umfassen. Im Normalfall ist eine der beiden Steuereinheiten prozeßführend, in bestimmten Situationen und je nach Anwendung können jedoch beide gleichzeitig prozeßführend sein. An den redundanten Fernbus 3 sind zwei Systemkoppler 5 angeschlossen, die jeweils die Verbindung zu einem nicht redundanten Busabschnitt 4 bereitstellen. In beiden Fällen sind an den nichtredundanten Busabschnitt mehrere E/A Geräte 6 in Reihe angeschlossen, wodurch die Funktionsinseln A und B festgelegt sind. Diese Busabschnitte werden auch als unterlagerte Ringe oder Subbusse bezeichnet. Der unterlagerte Ring ist wie vorstehend beschrieben nicht redundant.

Beide Fernbusse verzweigen in eine Funktionsinsel C, in der auch die E/A Geräte und entsprechende Anschlußeinheiten 7 redundant, d. h. doppelt ausgeführt sind. Innerhalb dieser Funktionsinsel C wirken somit zwei E/A Geräte auf einen E/A Punkt, so daß das jeweils aktive Ausgabegerät in geeigneter Weise, beispielsweise durch die Master-Steuereinheiten, ausgewählt werden muß.

Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau des Systemkopplers 5, der eine erste Vorrichtungen in zweifacher Ausführung (8, 8') zum Anschließen an einen zweifach redundanten Busabschnitt 3 umfaßt, sowie eine zweite Vorrichtungen 9 zum Anschließen an einen nicht redundanten Busabschnitt 4 und eine Steuereinheit 10 zum Steuern der Anbindung der beiden Busabschnitte aneinander umfaßt. In den beiden ersten Vorrichtungen (8, 8') und in der zweiten Vorrichtung 9 sind jeweils die Schichten eins und zwei des ISO-OSI-7-Schichten-Modells unabhängig voneinander implementiert. Die Übertragungs- und Buszugriffsprotokolle beziehungsweise die Schnittstellendienste der drei Busverbindungen werden somit vollkommen getrennt abgearbeitet. Die Steuereinheit 10 des Systemkopplers umfaßt einen Prozessor, auf dem den jeweiligen Vorrichtungen 8, 8' und 9 zugeordnete Applikationen der Schicht 7 des ISO-OSI-7- Schichten-Modells unabhängig voneinander ablaufen.

Fig. 3 zeigt schematisch zur Erläuterung des Datenflusses die verschiedenen Schichten nach dem ISO-OSI-7- Schichten-Modell in den Komponenten der auszugsweise dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuer- und Datenübertragungsanlage, wobei die Darstellung zwei geeignet gekoppelte Mastersteuereinheiten 1a bzw. 1b mit zugeordneten Anschaltbaugruppen 2a bzw. 2b, einen redundante 3 und einen nichtredundante 4 Busabschnitt, einen Systemkoppler 5 und ein E/A Gerät 6 umfaßt.

Zuerst wird der Fall betrachtet, daß ein Prozeßdatum eines E/A Gerätes 6 in dessen Applikationsschicht (Schicht 7) zur Master-Steuerung der Anlage übertragen wird. Dieses durchläuft unter Berücksichtigung der entsprechenden Übertragungs- und Buszugriffsprotokolle beziehungsweise der Schnittstellendienste die dem E/A Gerät zugeordneten Schichten 2 und 1 und gelangt dann über den nichtredundanten Busabschnitt 4 in die der zweiten Vorrichtung 9 des Systemkopplers entsprechende Schicht 1, wird weitergereicht zur nachfolgenden Schicht 2 und gelangt letztlich in die Applikationsschicht 7. Alle den zwei ersten Vorrichtungen 8, 8' und der zweiten Vorrichtung 9 zugeordneten Applikationen laufen unabhängig auf einem Prozessor ab, können jedoch Daten untereinander austauschen. Im vorliegenden Fall wird das Prozeßdatum in die, den beiden ersten Vorrichtungen 8 und 8' entsprechenden Applikationsschichten (Schicht 7) übertragen. Von dort gelangt das Prozeßdatum, unter Berücksichtigung der entsprechenden Übertragungs- und Buszugriffsprotokolle beziehungsweise der Schnittstellendienste in die beiden Fernbuslinien und letztlich in die beiden Master-Steuereinheiten 1a und 1b.

Wird andererseits von beiden Master-Steuereinheiten ein Datum für das E/A Gerät 6 auf die zugeordnete Fernbuslinie aufgelegt, so gelangt das Datum der Master-Steuereinheit 1a in die der ersten Ausführung 8 der ersten Vorrichtung entsprechende Applikationsschicht während das Datum der Master-Steuereinheit 2a in die der zweiten Ausführung 8' der ersten Vorrichtung entsprechende Applikationsschicht gelangt. An dieser Stelle der Übertragung muß die Steuereinheit 10 des Systemkopplers einen der beiden Fernbusse auswählen und das Datum dieses Busses zur Applikationsschicht, die der zweiten Vorrichtung 9 zugeordnet ist, weiterführen. In ähnlicher Weise wie vorstehend beschrieben, gelangt das Datum der ausgewählten Fernbuslinie in den nichtredundanten Busabschnitt 4 und von dort in die dem E/A Gerät zugeordnete Applikationsschicht.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Systemkoppler 5 aus drei miteinander verbundenen Modulen 5- 1, 5-2, 5-3 (siehe Fig. 1) aufgebaut, die in einen gemeinsamen Grundklemmenblock eingesteckt werden, wobei das erste Modul 5-1 eine derartige erste Vorrichtung 8 zum Anschließen an die erste Buslinie des redundanten Busabschnitts umfaßt, das zweite Modul 5-2 eine derartige erste Vorrichtung 8' zum Anschließen an die zweite Buslinie des redundanten Busabschnitts umfaßt, und das dritte Modul 5-3 die zweite Vorrichtung 9 zum Anschließen an den nicht redundanten Busabschnitt 4 und die Steuereinheit 10 zum Zusammenschalten des redundanten und des nicht redundanten Busabschnitts umfaßt. Die beiden ersten identischen Module werden im folgenden als (intelligente) Busklemmen und das dritte Modul als (intelligenter) Submaster bezeichnet. Die Ankopplung der beiden Busklemmen 5-1 und 5-2 an den Submaster 5-3 erfolgt über eine Backplaneplatine, die im Klemmenblock der Module untergebracht ist. Damit werden die Klemmenblöcke des Submasters und der beiden Busklemmen zu einer physikalischen Einheit verbunden. Die Backplaneplatine stellt das Kommunikationsmedium zwischen Busklemmen und dem Submaster dar. Zusätzlich wird die Stromversorgung für den Submaster von beiden Busklemmen entkoppelt zur Verfügung gestellt. Alle drei Komponenten werden über hochpolige Steckverbinder auf den Backplanebus aufgesteckt.

Alle Anschlüsse (redundanter Busabschnitt, Spannungsversorgung) sind in den Modulelektroniken eingebaut. Der Kern des intelligenten Submasters besteht aus einem leistungsfähigen 68332-Mikroprozessor von Motorola. Der Systemkoppler 5 tritt in dem redundanten Fernbus als normaler Slaveteilnehmer auf.

Der Submaster 5-3 steuert nach einem Ausfall der Mastersteuerung den Abschnitt des nicht redundant ausgeführten Busses, d. h. den unterlagerten Bus bzw. Ring, selbständig, beispielsweise den nicht redundant ausgeführten Busabschnitt der Funktionsinsel A in Fig. 1 mit den zugeordneten E/A Geräten. Zusätzlich zu den von der Firmware geforderten Ressourcen enthält das System Ressourcen für Anwendungen des Benutzers. Dieser Speicher kann beispielsweise genutzt werden, um ein Notabfahrprogramm zu hinterlegen (Stand-Alone Betrieb). Der unterlagerte Subbus am Systemkoppler kann 4096 Ein- und Ausgänge selbständig bedienen; auch nach dem Ausfall der beiden steuernden Instanzen kann diese E/A Menge als Funktionsinsel bedient werden. Es können zusätzlich intelligente Teilnehmer, beispielsweise Frequenzumrichter im Subbus vorhanden sein.

Wenn ein Fehler auf dem prozeßführenden Fernbus auftritt, so wird auf den anderen, den redundanten Fernbus umgeschaltet. Der Master eines Fernbusstranges reagiert, wenn eine Busklemme des Systemkopplers aus dem Klemmblock herausgezogen, die Spannungsversorgung einer Busklemme ausfällt und wenn ein Modulfehler des Submasters, beispielsweise durch einen Hardwaredefekt, gemeldet wird. Fällt die Spannung einer Busklemme auch nur kurzzeitig aus, wird zunächst der Bus gestoppt. Der Master versucht dann, auf den redundanten Fernbus umzuschalten. Ist der redundante Fernbus auch nicht verfügbar, liegt ein Doppelfehler vor, der durch das Abfahrprogramm des Submasters abgefangen wird. Ist der redundante Bus verfügbar, wird auf diesem der Prozeß bedient, nach der Reparatur des fehlerhaften Busses kann dieser wieder zum prozeßführenden Bus gemacht werden oder als redundanter Bus zur Verfügung stehen.

Wird eine Busklemme des prozeßführenden Busses aus dem Grundklemmenblock gezogen, läuft der Bus weiter, da die Busklemme weiterhin mit Energie versorgt wird. Der Master des betroffenen Fernbussystems erhält eine Fehlermeldung und prüft, ob der redundante Fernbus fehlerfrei verfügbar ist. Ist dies der Fall, wird auf den redundanten Fernbus umgeschaltet, indem die Datenübertragung auf dem fehlerbehafteten Bus unterbrochen wird. Danach wird das betroffene Bussystem sofort wieder gestartet, unabhängig davon, ob die Busklemme wieder eingesteckt wurde oder nicht. Damit steht das bisher prozeßführende System als redundantes System zur Verfügung; es wird jedoch ständig eine Fehlermeldung gesendet, bis die Busklemme wieder eingesteckt wird.

Fällt der Submaster aus, wird an beide Fernbusse eine Fehlermeldung gesendet. Wenn beide Master gleichzeitig einen Modulfehler feststellen, so wird der prozeßführende Master versuchen, auf das redundante System umzuschalten. Da das redundante System aber auch nicht fehlerfrei ist, wird nicht umgeschaltet und der prozeßführende Master erkennt, daß ein Subsystem ausgefallen ist. Wenn die Fehler nicht gleichzeitig bei beiden Mastern ankommen, so wird u. U. auf das redundante System mittels Unterbrechung der Datenübertragung umgeschaltet. Das ehemals prozeßführende System wird dann sofort wieder gestartet und steht als redundantes System zur Verfügung.

Der Submaster 5-3 kann durch zwei Ereignisse zum Umschalten auf eine der beiden Fernbuslinien gebracht werden; zum einen durch einen Interrupt (IRQ) von einer Busklemme ausgelöst durch eine Unterbrechung der Datenübertragung und zum anderen durch Erfüllung einer Statistikbedingung (überwacht durch speziellen FW- Algorithmus).

Sollte der Submaster aus dem Grundklemmenblock herausgezogen werden, so stoppt der Subbus und alle Teilnehmer schalten ihre Ausgänge in einen definierten Zustand. Wenn eine der vorstehend beschriebenen Busklemmen gezogen war bzw. deren Spannung ausgefallen war, so prüft der Submaster nach einem erneuten Einstecken der Busklemme bzw. nach Spannungswiederkehr und Erhalt eines IRQ von der Busklemme durch das Auslesen von Registern in der ersten Vorrichtung (beispielsweise 8), ob die Busklemme wieder verfügbar ist. Wenn die Busklemme nicht zur Verfügung steht, wird auf die Busklemme der anderen Fernbuslinie umgeschaltet. Wenn der Master dieser anderen Fernbuslinie auch irgendeinen Fehler vorliegen hat, kann diese Fernbuslinie nicht zum prozeßführenden Bus werden. Wenn die andere Fernbuslinie jedoch zum prozeßführenden Bus wird, kann der Submaster diesen Bus als prozeßführenden Bus bedienen. Wenn beide Busklemmen ausfallen, wird sofort auf den Stand-Alone Betrieb umgeschaltet.

Fig. 4 zeigt eine Prinzipskizze einer anderen beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuer- und Datenübertragungsanlage ähnlich der in Fig. 1, wobei zusätzlich durch Reihenschaltung von verschiedenen Systemkopplern 5 mehrere redundante und nichtredundante Busabschnitte (3 bzw. 4) hintereinander geschaltet sind.

Claims (8)

1. Steuer- und Datenübertragungsanlage mit E/A Geräten (6) und teilweise redundant aufgebautem seriellen Bussystem,
wobei redundante Busabschnitte (3) als wenigstens zweifach verlegte Buslinien ausgeführt sind, mit wenigstens zwei Master-Steuereinheiten (1a, 1b) mit jeweils einer Anschaltbaugruppe (2a, 2b) zur Steuerung des Bussystems, wobei jede Master-Steuereinheit (1a, 1b) mit einer separaten Buslinie des redundanten Busabschnitts (3) verbunden ist, und wenigstens einem Systemkoppler (5) zum Verbinden von jeweils einem redundanten (3) und einem eine Buslinie umfassenden nicht redundanten (4) Busabschnitt, an den wenigstens ein E/A-Gerät (6) angeschlossen ist,
wobei der Systemkoppler wenigstens zwei erste Vorrichtungen (8, 8') zum Anschließen an den redundanten Busabschnitt,
eine zweite Vorrichtung (9) zum Anschließen an den nicht redundanten Busabschnitt, und
eine Steuereinheit (10) für das Zusammenschalten des redundanten und des nicht redundanten Busabschnitts umfaßt, wobei die Steuereinheit (10) des Systemkopplers (5) bei einem Ausfall der Mastersteuerung den angeschlossenen, nicht redundant ausgeführten Busabschnitt selbständig steuern kann, und
wobei in den ersten Vorrichtungen (8, 8') und in der zweiten Vorrichtung (9) jeweils die Schichten eins und zwei des ISO-OSI-7-Schichten-Modells implementiert sind und alle Vorrichtungen (8, 8', 9) unabhängig voneinander arbeiten.

2. Anlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) des Systemkopplers einen Prozessor umfaßt, auf dem den jeweiligen Vorrichtungen (8, 8', 9) zugeordnete Applikationen der Schicht 7 des ISO-OSI-7-Schichten-Modells unabhängig voneinander ablaufen.

3. Anlage nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Applikation der Schicht 7 des ISO-OSI-7- Schichten-Modells einer jeden zugeordneten Vorrichtung (8, 8', 9) im Systemkoppler (5) auf einem eigenen Prozessor abläuft.

4. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit (10) des Systemkopplers (5) eine Buslinie des angeschlossenen redundanten Bussabschnitts (3) als aktive Buslinie auswählt und Daten von dieser aktiven Buslinie auf den angeschlossenen nicht redundanten Bus (4) überträgt,
und daß die Steuereinheit des Systemkopplers Daten von dem angeschlossenen nicht redundanten Bus auf die Buslinien des angeschlossenen redundanten Busabschnitts überträgt.

5. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Fernbusabschnitt des seriellen Bussystems mit wenigstens zwei Buslinien redundant ausgeführt ist und über einen Systemkoppler (5) an einen nicht redundanten Busabschnitt (4) angeschlossen ist, wobei an den nicht redundanten Busabschnitt wenigstens ein E/A Gerät (6) angeschlossen ist.

6. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Fernbusabschnitt des seriellen Bussystems bezüglich der Buslinie und der E/A Geräte (6) redundant ausgeführt sind, so daß an jede Buslinie innerhalb des redundanten Fernbusabschnittes die gleiche Anzahl von E/A Geräten angeschlossen ist.

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemkoppler (5) bei zweifach verlegten Buslinien in den redundanten Busabschnitten aus drei miteinander verbundenen Modulen aufgebaut ist, wobei das erste Modul eine erste Vorrichtung (8) zum Anschließen an eine erste Buslinie des redundanten Busabschnitts umfaßt, das zweite Modul eine weitere erste Vorrichtung (8') zum Anschließen an eine zweite Buslinie des redundanten Busabschnitts umfaßt, und das dritte Modul die zweite Vorrichtung (9) zum Anschließen an den nicht redundanten Bussabschnitts (4) und die Steuereinheit (10) zum Zusammenschalten des redundanten und des nicht redundanten Busabschnitts umfaßt.

8. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß redundante (3) und nicht redundante (4) Busabschnitte mittels Systemkoppler (5) in Reihe geschaltet sind.