DE19704021A1 - Lichtwellenleiter-Bussystem mit in einer Ringstruktur angeordneten Teilnehmern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtwellenleiter-Bussystem mit in einer Ringstruktur angeordneten Teilnehmern und auf ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Lichtwellenlei­ ter-Bussystems.

Busse verbinden räumlich mehr oder minder voneinander getrennte Teilnehmer zum Zweck des Datenaustauschs bzw. der Zusammenarbeit. Der Bus wird jeweils aus einem passiven Medium gebildet, über das die Daten übertragen werden. Die Teilnehmer sind Quelle und Ziel der Daten und weisen Transceiver, d. h. Sender/Empfänger für die nachrichtentechnische Handhabung der Daten auf.

Bekannt sind Busse mit Linienstruktur. Der sendende Teilnehmer überträgt die Daten auf das Medium, das von allen Teilnehmern abgehört wird. Der Zeitverlust ist hierbei sehr gering. Es ist aber auch möglich, eine Ringstruktur bzw. -topologie vorzusehen.

Bei seriellen Bussen ist nur ein Übertragungskanal zwischen den Teilnehmern vorhanden. Daher haben serielle Busse eine geringere Übertragungsleitung als parallele Busse. Im einfachsten Fall besteht eine serielle elektrische Übertragungsleitung, an die die Teilnehmer angeschlossen sind, aus einem Hin- und einem Rückleiter. Eine solche Übertragungsleitung kann aus verdrillten Leitern oder einem Koaxialkabel bestehen. Serielle Busse werden wegen des geringen Leitungsaufwands vorzugsweise in räumlich ausgedehnten Systemen eingesetzt. Bekannte serielle Busse sind der Profibus und der Bitbus. Die funktionellen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften beispielsweise des Bitbusses und des Profibusses sind zur Gewährleistung einer herstellerübergreifenden Kompatibilität standardisiert.

Der Erfindung liegt nun das Problem zu Grunde, ein für den Datenaustausch mit geringem Protokollaufwand besonders geeignetes, fehlertolerierendes, wirtschaftliches Lichtwellenleiter- Bussystem und ein Verfahren zu dessen Betrieb bereitzustellen, wobei eine einfache Inbe­ triebnahme und Wartung möglich sein soll.

Das Problem wird bei einem Lichtwellenleiter-Bussystem mit in einer Ringstruktur angeord­ neten Teilnehmern erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teilnehmer in wenigstens zwei Ringstrukturen durch Lichtwellenleiter miteinander verbunden sind, daß einer der Teilnehmer ein zentraler Teilnehmer ist, von dem die Datenübertragung zu den anderen Teilnehmern ausgeht und der an eine übergeordnete Datenverarbeitungseinheit angeschlossen ist, und daß in den Teilnehmern optische Sender und optische Empfänger derart an die Lichtwellenleiter der beiden Ringstrukturen angeschlossen sind, daß die beiden Ringstrukturen zueinander entgegengesetzte Übertragungsrichtungen haben. Bei diesem System sind große Entfernungen zwischen den Teilnehmern unabhängig von der Übertragungsgeschwindigkeit möglich. Die Teilnehmer sind potentialgetrennt. Über die Lichtwellenleiter werden keine elektromagneti­ schen Störungen eingekoppelt. Die optischen Sender/Empfänger lassen sich mit kostengün­ stigen Standard-Bauelementen aufbauen. Durch die besondere Topologie der Anordnung, d. h. Hintereinanderschaltung der optischen Sender/Empfänger über die zwischen den Teil­ nehmern angeordneten Lichtwellenleiter werden zwei Ringe bzw. Ketten gebildet, die jeweils an einem optischen Sender des zentralen Teilnehmers beginnen und an einem optischen Empfänger dieses Teilnehmers enden.

Die in den beiden Ketten übertragenen Daten können nur unidirektional übertragen werden, wobei die Übertragungsrichtungen in den beiden Ketten einander entgegengesetzt sind, d. h. derjenige Teilnehmer, dessen optischer Empfänger in der ersten Kette über einen Licht­ wellenleiter unmittelbar, nämlich ohne Zwischenschaltung eines anderen Teilnehmers, an den optischen Sender des zentralen Teilnehmers angeschlossen ist, ist in der zweiten Kette mit seinem optischen Sender unmittelbar, nämlich ohne Zwischenschaltung eines weiteren Teilnehmers, an den optischen Empfänger des zentralen Teilnehmers angeschlossen. Der zentrale Teilnehmer wird im folgenden auch Bus-Master genannt, während die übrigen Teilnehmer auch als Slaves bezeichnet werden.

Durch die doppelte Ringstruktur ist das Bussystem fehlertolerierend. Es fällt bei einem Einfachfehler nur jeweils das Teilstück hinter der defekten Stelle des Lichtwellenleiters oder dem gestörten Teilnehmer in einer Kette aus, d. h. weder eine Leitungsunterbrechung noch der Ausfall eines optischen Senders oder Empfängers in einem Teilnehmer können den Datenverkehr völlig zum Erliegen bringen. Das System ist auch leicht erweiterbar, d. h. ein weiterer Teilnehmer ist mit geringem Leitungsaufwand einfügbar. Das erfindungsgemäße Lichtwellenleiter-Bussystem eignet sich besonders für die Prozeßleittechnik.

Vorzugsweise sind in den vom zentralen Teilnehmer ansprechbaren Teilnehmern jeweils Mikrocontroller vorgesehen, die mit einem Empfangseingang für Daten an die optischen Empfänger der beiden Ringstrukturen und einem Sendeausgang für Daten an die optischen Sender der beiden Ringstrukturen sowie mit einem Steuerausgang je an einem Steuereingang einer zwischen dem optischen Empfänger und dem optischen Sender in der jeweils gleichen Ringstruktur angeordneten Torschaltung angeschlossen sind. Mit dieser Anordnung ist es möglich, in jedem Teilnehmer die empfangenen Daten zu lesen und im Ring weiterzuleiten oder die Weiterleitung zu sperren sowie Daten in beide Ringe bzw. Ketten zugleich ein­ zuspeisen.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform sind in den vom zentralen Teilnehmer aus ansprechbaren Teilnehmern Schaltungen für die digitale Eingabe und/oder digitale Ausgabe und/oder Analogeingabe und/oder -ausgabe von Signalen vorgesehen, wobei die Art und Anzahl der Ein- und/oder Ausgabeschaltungen jedes Teilnehmers in einer vom zentralen Teilnehmer auslesbaren Kennung gespeichert ist.

Ein Verfahren zum Betrieb eines Lichtwellenleiter-Bussystems der oben beschriebenen Art besteht erfindungsgemäß darin, daß der zentrale Teilnehmer zur Adressierung eines beliebi­ gen Teilnehmers zuerst nur ein Telegramm in einer der Ringstrukturen, der die Vorzugs­ senderichtung zugeordnet ist, aussendet, daß der adressierte Teilnehmer nach dem Empfang des Telegramms durch Aussenden von gleichen Antworttelegrammen in beiden Ringstruktu­ ren antwortet, daß das in der Vorzugssenderichtung vom zentralen Teilnehmer empfangene Antworttelegramm ausgewertet wird, daß beim Ausbleiben des in Vorzugssenderichtung übertragenen Antworttelegramms im zentralen Teilnehmer das über die zweite Ringstruktur empfangene Antworttelegramm vom zentralen Teilnehmer ausgewertet wird und ein Fehler in Vorzugssenderichtung hinter dem adressierten Teilnehmer registriert wird, daß beim Ausbleiben des über die andere Ringstruktur übertragenen Antworttelegramms der zentrale Teilnehmer den Teilnehmer mit Aussenden des Telegramms in der zweiten Ringstruktur erneut adressiert und daß beim Empfang des Antworttelegramms des adressierten Teil­ nehmers durch den Empfänger des zentralen Teilnehmers in Vorzugssenderichtung ein Fehler in Vorzugssenderichtung vor dem adressierten Teilnehmer registriert wird und das empfange­ ne Telegramm ausgewertet wird. Bei Unterbrechungen der Lichtwellenleiter in einem der beiden Ringe kann das Bussystem ohne Unterbrechung weiterarbeiten. Besonders vorteilhaft ist, daß die Unterbrechung schnell lokalisiert werden kann, so daß eine rasche Behebung des Fehlers möglich ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind ein vom zentralen Teilnehmer mit einem Telegramm auszusendender Befehl, mit dem die Weiterleitung der vom zentralen Teilnehmer ausgesendeten Telegramme in der Vorzugssenderichtung von den Teilnehmern gesperrt wird sowie ein Befehl zur Aufhebung der Sperre vorgesehen. Mit dem Befehl zum Sperren ist eine einfache Busparametrierung möglich. Nach der Ausgabe dieses Befehls ist nur der dem zentralen Teilnehmer benachbarte Teilnehmer durch ein Telegramm erreichbar. Vorzugsweise wird die Kennung dieses Teilnehmers ausgelesen und eine Adresse dem Teilnehmer zugeord­ net und an diesen übertragen, wobei die Adresse im Teilnehmer gespeichert wird, worauf die Sperre in diesem Teilnehmer aufgehoben wird. Hierdurch ist es möglich, den nächsten Teilnehmer vom zentralen Teilnehmer aus zu erreichen und dessen Kennung auszulesen sowie diesem Teilnehmer eine Adresse zuzuordnen, die im Teilnehmer gespeichert wird. Der Vorgang wird sodann für alle Teilnehmer wiederholt. Besonders günstig ist es, wenn nach der Einspeicherung einer Adresse in einen Teilnehmer die Sperre für die Weiterleitung der Telegramme im Ring automatisch aufgehoben wird.

Zweckmäßigerweise wird im zentralen Teilnehmer eine Liste gespeichert, die die Kennungen und Adressen der Teilnehmer enthält und zur übergeordneten Datenverarbeitungseinheit übertragen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen und den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines in einer Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Lichtwellenleiter-Bussystem mit in einer Ringstruktur angeordneten Teilnehmern im Blockschaltbild,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines Teilnehmers,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Übertragungswege der an einen Teilnehmer bei ungestörtem Bus von einem zentralen Teilnehmer ausgesandten und vom Teilnehmer zurückgesandten Daten,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Übertragungswege der an einen Teilnehmer bei einer Störung im Bus vom zentralen Teilnehmer ausgesandten und der vom Teil­ nehmer zurückgesandten Daten und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Übertragungswege der vom zentralen Teilnehmer bei einer anderen Störung im Bus an einen Teilnehmer ausgesandten und der von diesem zurückgesandten Daten.

Ein Lichtwellenleiter-Bussystem, das für die Prozeßleittechnik gut geeignet ist, enthält eine Reihe von Teilnehmern 10, 12, 14, 16 bzw. Slaves und einen zentralen Teilnehmer 18 bzw. Bus-Master. Der Bus-Master 18 und die Teilnehmer 10, 12, 14, 16, von denen nur vier der Übersichtlichkeit halber dargestellt sind, sind in zwei ringförmigen Netzstrukturen mitein­ ander verbunden. Die erste Ringstruktur enthält die Lichtwellenleiter 20, 22, 24, 26, 28. Der Lichtwellenleiter 20 beginnt an einem optischen Sender 30 des Bus-Masters 18 und endet an einem optischen Empfänger 32 des Teilnehmers 10. Der Lichtwellenleiter 22 geht von einem optischen Sender 34 des Teilnehmers 10 aus und verläuft zu einem optischen Empfänger 36 des Teilnehmers 12. Der Lichtwellenleiter 24 ist zwischen einem optischen Sender 38 im Slave 12 und einem optischen Empfänger 40 im Teilnehmer 14 angeordnet. Der Licht­ wellenleiter 26 beginnt an einem optischen Sender 42 des Teilnehmers 14 und endet an einem optischen Empfänger 44 eines weiteren Teilnehmers. Da in Fig. 1 nur vier Teilnehmer dargestellt sind, endet der Lichtwellenleiter am optischen Empfänger 44 des Teilnehmers 16. Von einem optischen Sender 46 des Teilnehmers 16 verläuft der Lichtwellenleiter 28 zu einem optischen Empfänger 48 des Bus-Masters 18.

Die optischen Empfänger 32, 36, 40, 44, 48 wandeln jeweils die von den Lichtwellenleitern 20, 22, 24, 26 und 28 empfangenen optischen Signale in elektrische um, die in Abhängigkeit von der Betriebsart des Lichtwellenleiter-Busses von den optischen Sendern 34, 38, 42, 46 in optische Signale umgewandelt werden und in die Lichtwellenleiter 22, 24, 26 bzw. 28 eingespeist werden.

Die zweite ringförmige Struktur enthält einen Lichtwellenleiter 51, der von einem optischen Sender 50 des Bus-Masters 18 beginnt und zu einem optischen Empfänger 52 des Teil­ nehmers 16 verläuft. Das vom optischen Empfänger 52 empfangene Signal wird in einem bestimmten Betriebsmodus von einem optischen Sender 54 wieder ausgegeben und in einen Lichtwellenleiter 56 eingespeist, der zu einem anderen Teilnehmer verläuft. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist dies der Teilnehmer 14, der einen optischen Empfänger 58 am Ende des Lichtwellenleiters 56 aufweist. Die vom Empfänger 58 empfangenen Signale werden in einem bestimmten Betriebsmodus über einen optischen Sender 60 wieder ausgege­ ben und in einen Lichtwellenleiter 62 eingespeist, der zu einem optischen Empfänger 64 des Teilnehmers 12 verläuft. Vom Teilnehmer 12 wird in einem bestimmten Betriebsmodus eine elektrische Verbindung zwischen dem optischen Empfänger 64 und einem optischen Sender 66 hergestellt, der Signale in einen Lichtwellenleiter 68 einspeist, der zu einem optischen Empfänger 70 des Teilnehmers 10 verläuft. Der Teilnehmer 10 enthält einen optischen Sender 72, der in einem bestimmten Betriebsmodus mit dem optischen Empfänger 70 ver­ bunden ist und die empfangenen Signale in einen Lichtwellenleiter 74 einspeist, der zu einem optischen Empfänger 76 des Bus-Masters 18 verläuft.

Die vom Bus-Master 18 auf die beiden Ringstrukturen ausgesendeten Signale durchlaufen die Teilnehmer 10 bis 16 gegenläufig, d. h. in zueinander entgegengesetzten Übertragungsrichtun­ gen. In der ersten Ringstruktur durchlaufen die vom Bus-Master 18 vom Sender 30 ausgesen­ deten Signale die Teilnehmer in der Reihenfolge 10, 12, 14, 16, während die vom Sender 50 des Bus-Masters 18 ausgesendeten Signale die Teilnehmer in der Reihenfolge 16, 14, 12, 10 durchlaufen. Die Netzstruktur bzw. -topologie mit den Lichtwellenleitern 20, 22, 24, 26 und 28, den Sendern 30, 34, 38, 42 und 46 und den Empfängern 32, 36, 40, 44 und 48 sei die Vorzugssenderichtung für die Signalübertragung bzw. Telegrammübertragung zugeordnet, die vom Bus-Master 18 ausgeht. Deshalb wird diese Netzstruktur auch als Busvorzugsring bezeichnet.

Der schaltungstechnische Aufbau der Teilnehmer 10, 12, 14, 16 ist weitgehend gleich. Es handelt sich bei den Teilnehmern 10 bis 16 um Ein-, Ausgabebaugruppen für technische Prozesse, d. h. die Teilnehmer empfangen digitale und/oder analoge Signale aus einem Prozeß und steuern Aktoren im Prozeß. Die Art und Anzahl der Eingangssignale und die Zahl der Ausgangssignale zu den Aktoren richtet sich nach den Gegebenheiten des techni­ schen Prozesses und kann von Teilnehmer zu Teilnehmer verschieden sein.

Der typische Aufbau eines Teilnehmers ist in Fig. 2 am Beispiel des Teilnehmers 10 darge­ stellt. Die Teilnehmer 12, 14 und 16 sind bis auf die Ein-, Ausgabeanordnungen gleichartig aufgebaut wie der Teilnehmer 10.

Der von den Signalen aus dem Lichtwellenleiter 20 beaufschlagte optische Empfänger 32 enthält eine Photodiode 78, die gegebenenfalls über einen nicht dargestellten Verstärker mit einem Eingang eines UND-Glieds 80 verbunden ist, dessen Ausgang an einen Eingang eines ODER-Glieds 82 angeschlossen ist, dem eine Lumineszenzdiode oder Laserdiode 84 des optischen Senders 34 nachgeschaltet ist, der Licht in den Lichtwellenleiter 22 einspeist. Der von den Signalen aus dem Lichtwellenleiter 68 beaufschlagte optische Empfänger 70 enthält eine Photodiode 86, die gegebenenfalls über einen nicht dargestellter Verstärker mit einem Eingang eines UND-Glieds 88 verbunden ist, dessen Ausgang an einen Eingang eines ODER-Glieds 90 angeschlossen ist, dessen Ausgang wiederum eine Lumineszenz- oder Laserdiode 92 im optischen Sender 72 nachgeschaltet ist, der Licht in den Lichtwellenleiter 74 einspeist.

Die zweiten Eingänge der ODER-Glieder 82, 90 sind gemeinsam mit einem Ausgang eines Mikrocontrollers 94 verbunden. Es handelt sich um einen Ausgang für das Aussenden von Daten bzw. eines Telegramms. Dieser Ausgang ist in Fig. 2 mit T×D bezeichnet. Die Lumi­ neszenzdiode 78 und die Lumineszenzdiode 86 sind je an einen Eingang einer Torschaltung 96 angeschlossen, deren Ausgang mit einem Eingang des Mikrocontrollers 94 für das Einlesen von Daten verbunden ist. Dieser Eingang ist mit R×D bezeichnet. Der Mikrocon­ troller 94 ist mit einer Eingabe-, Ausgabeschaltung 98 verbunden, die die Signale aus dem Prozeß in eine vom Mikrocontroller 94 verarbeitbare Form umsetzt und/oder Signale aus dem Mikrocontroller 94 in eine für Aktoren bestimmte Form umsetzt. Betriebsspannung erhält der Teilnehmer 10 aus einer Stromversorgungsanordnung 100.

Der Bus-Master 18 weist eine Schnittstelle zu einer Datenverarbeitungseinheit 102, z. B. einem Host-Rechner auf.

Der Datenverkehr mit den Teilnehmern 10 bis 16 wird vom Bus-Master 18 gesteuert, d. h. der Bus-Master 18 sendet Telegramme zu den Teilnehmern 10 bis 16, die jeweils eine eigene Adresse aufweisen.

Aus dem oben beschriebenen Aufbau der Teilnehmer geht hervor, daß jeder Teilnehmer 10 bis 16 in der Lage ist, aus beiden Ringstrukturen, d. h. aus beiden Kommunikationsrichtun­ gen, Daten zu empfangen. Jeder Teilnehmer 10 bis 16 kann auch aufgrund seines Aufbaus Daten in beide Ringstrukturen einspeisen, d. h. in beiden Kommunikationsrichtungen senden.

Der Mikrocontroller 94 besitzt einen weiteren Ausgang 104, der mit einem Eingang des UND-Glieds 80 und einem Eingang des UND-Glieds 88 verbunden ist. Über Signale auf dem Ausgang 104 steuert der Mikrocontroller 94, ob die Daten bzw. Telegramme, die von dem Lichtwellenleiter 68 oder 20 empfangen werden, zu dem Lichtwellenleiter 74 oder 22 weitergeleitet werden oder nicht. Die Teilnehmer können also die Weiterleitung der Daten bzw. Telegramme in den beiden Ringstrukturen sperren, d. h. die Ringstrukturen auftrennen.

Jeder Teilnehmer hat eine individuelle Kennung, die zugleich seine Adresse ist. Die Adresse kann vom Bus-Master 18 mit einem entsprechenden Befehl im Rahmen eines Telegramms zugeteilt werden.

Die Art und Anzahl der Eingabe- und/oder Ausgabeschaltungen können in den einzelnen Teilnehmern verschieden sein. Ein Code gibt in jedem Teilnehmer an, welche Eingabe- und/oder Ausgabeschaltungen und in welcher Anzahl diese Schaltungen vorhanden sind. Dieser Code ist insbesondere in einem EEPROM gespeichert und kann ausgelesen und auf den Ringstrukturen zum Bus-Master 18 übertragen werden.

Adressiert werden die Teilnehmer 10 bis 16 vom Bus-Master 18 aus mittels Telegrammen, die jeweils die Adresse des gewünschten Teilnehmers enthalten. Die Teilnehmer vergleichen die in einem Telegramm übertragene Adresse mit ihrer eigenen Adresse und reagieren bei Übereinstimmung der Adressen entsprechend den weiteren Daten des Telegramms. Der Datenverkehr zwischen dem Bus-Master 18 und den Teilnehmern 10 bis 16 bezieht sich im wesentlichen auf die Übertragung von Sensordaten aus den Teilnehmern zum Bus-Master 18 und die Übertragung von Aktorbetätigungsdaten vom Bus-Master 18 zu den Teilnehmern. Die Übertragung von Sensordaten wird durch ein Telegramm des Bus-Masters 18 eingeleitet, d. h. der Bus-Master 18 fragt die Teilnehmer 10 bis 16 ab.

Die Telegramme werden in einem z. B. redundanten Code übertragen. Jeder Teilnehmer überprüft die empfangenen Telegramme auf Übertragungsfehler. Der Empfang eines Tele­ gramms in einem adressierten Teilnehmer wird von diesem quittiert. Die Quittierung beinhal­ tet die Nachricht richtig oder fehlerhaft empfangen.

Der Bus-Master 18 sendet jeweils ein Telegramm zur Abfrage eines Teilnehmers oder zur Übertragung von Aktordaten in Vorzugssenderichtung, d. h. zunächst zum Teilnehmer 10. Wenn dieser nicht adressiert ist, sendet er das Telegramm zum Teilnehmer 12 weiter usw. Der adressierte Teilnehmer sendet ein Quittungstelegramm in beiden Übertragungsrichtungen in die Ringstrukturen. An Hand der Fig. 3 wird dies für den Fall der Adressierung des Teilnehmers 12 näher beschrieben. Das Telegramm mit der Adresse des Teilnehmers 12 gelangt über den Lichtwellenleiter 20, den Teilnehmer 10 und den Lichtwellenleiter 22 zum Teilnehmer 12, der das Telegramm beantwortet, indem er ein Antworttelegramm sowohl in den Lichtwellenleiter 24 als auch in den Lichtwellenleiter 68 einspeist. Es handelt sich um gleiche Antworttelegramme. Das eine Telegramm gelangt in der Vorzugssenderichtung über die Teilnehmer 14, 16 und die Lichtwellenleiter 26, 28 zum Bus-Master 18, der es auswertet und die Daten nach Auswertung an die Datenverarbeitungseinheit 102 weiterleitet. Das andere Telegramm gelangt über den Teilnehmer 10 und den Lichtwellenleiter 74 zum Bus- Master 18, wird jedoch von diesem nur insofern ausgewertet, als der Empfang überwacht bzw. registriert wird.

Der Ablauf des Datenverkehrs bei einer bestimmten Art von Fehler (Unterbrechung des Rings in Vorzugssenderichtung) wird an Hand der Fig. 4 erläutert. Es sei angenommen, daß der Bus-Master 18 wiederum ein Telegramm zum Teilnehmer 12 sendet. Weiterhin wird angenommen, daß - in Vorzugssenderichtung - hinter dem Teilnehmer 12 die Ringstruktur unterbrochen ist, z. B. hinter dem Teilnehmer 14. Dies bedeutet, daß der Bus-Master 18 innerhalb einer bestimmten Zeitspanne kein Antworttelegramm in der Vorzugssenderichtung erhält. Das in den Lichtwellenleiter vom Teilnehmer 12 eingespeiste Antworttelegramm gelangt über den Lichtwellenleiter 68, den Teilnehmer 10 und den Lichtwellenleiter 74 zum Bus-Master 18. Der Bus-Master 18 wertet das Antworttelegramm aus und registriert zugleich die Ringunterbrechung in der Vorzugssenderichtung. Eine Störungsmeldung kann zusammen mit den ausgewerteten Daten zur Datenverarbeitungseinrichtung 102 gesendet werden.

Der Ablauf des Datenverkehrs bei einem Fehler in der anderen Ringstruktur wird an Hand von Fig. 5 erläutert. Der Bus-Master 18 sendet z. B. an den Teilnehmer 16 ein Telegramm. Da z. B. eine Unterbrechung der Ringstruktur mit den Lichtwellenleitern 56, 62, 68, 74 vorhanden ist, stellt der Bus-Master 18 das Fehlen des Antworttelegramms auf dem Licht­ wellenleiter 74 fest. Der Bus-Master 18 aktiviert jetzt die Aussendung eines Telegramms über den Lichtwellenleiter 48, mit dem der Teilnehmer 16 adressiert wird, der zwei Antwort­ telegramme aussendet, von denen nur das in den Lichtwellenleiter 28 eingespeiste vom Bus- Master 18 empfangen wird. Dieses Telegramm wertet der Bus-Master 18 aus und registriert die Unterbrechung des Rings, der die Lichtwellenleiter 56, 62, 68, 74 enthält. Eine ent­ sprechende Meldung wird an die Datenverarbeitungseinrichtung 102 weitergeleitet.

Die Registrierung und Auswertung der Fehler beinhaltet auch das Anlegen einer Tabelle, die den Weg enthält, auf dem die Teilnehmer erreichbar sind.

Die Busparametrierung (Initialisierung) läuft automatisch wie folgt ab.

Der Bus-Master 18 sendet einen Befehl "Bustrennen" aus, der von allen Teilnehmern ausgeführt wird, indem über den jeweiligen Ausgang 104 des Mikrocontrollers die UND-Glie­ der 80, 88 gesperrt werden. Daraufhin ist nur der Teilnehmer 10 - in Vorzugssenderich­ tung - für den Bus-Master 18 erreichbar. Der Bus-Master 18 liest die Hardware-Codierung des Teilnehmers 10 aus und vergibt eine Adresse, die zurückübertragen und im EEPROM des Teilnehmers 10 gespeichert wird. Der Bus-Master 18 hebt nun die Bustrennung im Teil­ nehmer 10 auf, wodurch der Teilnehmer 12 erreichbar ist, der auf die gleiche Weise be­ arbeitet wird, wie der Teilnehmer 10. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis alle Teilnehmer erfaßt sind und Adressen erhalten haben. Der Bus-Master 18 kennt nunmehr die Adressen und Codierungen aller Teilnehmer und registriert sie in einer Liste, die zur Daten­ verarbeitungseinrichtung 102 übertragen werden kann. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann, wenn erforderlich, die Liste bearbeiten und z. B. erweitern, indem den Teilnehmern symbolische Adressen zugeordnet werden.

Claims (8)

1. Lichtwellenleiter-Bussystem mit in einer Ringstruktur angeordneten Teilnehmern, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmer (10, 12, 14, 16, 18) in wenigstens zwei Ringstrukturen durch Lichtwellenleiter (20, 22, 24, 26, 28; 51, 56, 62, 68, 74) miteinander verbunden sind, daß einer der Teilnehmer ein zentraler Teilnehmer (18) ist, von dem die Datenübertragung zu den anderen Teilnehmern (10, 12, 14, 16) ausgeht und der an eine übergeordnete Datenverarbeitungseinheit (102) angeschlossen ist, und daß in den Teilnehmern (10, 12, 14, 16, 18) optische Sender (30, 34, 38, 42, 46; 50, 54, 60, 66, 72) und optische Empfänger (32, 36, 40, 44, 48; 52, 58, 64, 72) derart an die Lichtwellenleiter (20, 22, 24, 26, 28; 51, 56, 62, 68, 74) angeschlossen sind, daß die beiden Ringstrukturen zueinander entgegengesetzte Übertragungsrichtungen haben.
2. 2. Lichtwellenleiter-Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den vom zentralen Teilnehmer (18) ansprechbaren Teilnehmern (10, 12, 14, 16) jeweils Mikrocontroller (94) vorgesehen sind, die mit einem Empfangseingang (R×D) für Daten an die optischen Empfänger (32, 70; 36, 64; 40, 58; 44, 52) der beiden Ringstrukturen sowie mit einem Senderausgang (T×D) für Daten an die optischen Sender (34, 72; 38, 66; 42, 60; 46, 54) der beiden Ringstrukturen sowie mit einem Steuerausgang (104) je an einem Steuereingang einer zwischen dem optischen Empfänger (20; 70) und optischen Sender (34; 74) in der jeweils gleichen Ringstruktur angeordneten Torschaltung (80; 88) angeschlossen sind.
3. 3. Lichtwellenleiter-Bussystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den vom zentralen Teilnehmer (18) aus ansprechbaren Teilnehmern (10, 12, 14, 16) Schaltungen (98) für die digitale Eingabe und/oder digitale Ausgabe und/oder Analogeingabe und/oder Analogausgabe von Signalen vorgesehen sind und daß die Art und Anzahl der Ein- und/oder Ausgabeschaltungen jedes Teilnehmers in einer vom zentralen Teilnehmer (18) auslesbaren Kennung gespeichert ist.
4. 4. Lichtwellenleiter-Bussystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem, vom zentralen Teilnehmer (18) ansprechbaren Teilnehmer (10, 12, 14, 16) ein Speicher für eine Adresse vorgesehen ist.
5. 5. Verfahren zum Betrieb eines Lichtwellenleiter-Bussystems nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Teilnehmer (18) zur Adressierung eines beliebigen Teilnehmers zuerst nur ein Telegramm in einer der Ringstrukturen, die der Vorzugssenderichtung zugeordnet ist, aussendet, daß der adressierte Teilnehmer nach dem Empfang des Telegramms durch Aussenden von gleichen Antworttelegrammen in beiden Ringstrukturen antwortet, daß das in Vorzugssenderichtung vom zentralen Teilnehmer (18) empfangene Antworttelegramm ausgewertet wird, daß beim Ausbleiben des in Vorzugssenderichtung übertragenen Antworttelegramms im zentralen Teilnehmer (18) das über die zweite Ringstruktur empfangene Antworttelegramm vom zentralen Teilnehmer ausgewertet und ein Fehler in Vorzugssenderichtung hinter dem adressierten Teilnehmer registriert wird, daß beim Ausbleiben des über die andere Ringstruktur übertragenen Antworttelegramms der zentrale Teilnehmer den Teilnehmer mit dem Aussenden des Telegramms in der zweiten Ringstruktur erneut adressiert und daß beim Empfang des Antworttelegramms des adressierten Teilnehmers durch den Empfänger des zentralen Teilnehmers in der Vorzugssenderichtung ein Fehler in Vorzugssenderichtung vor dem adressierten Teilnehmer registriert und das in der anderen Ringstruktur empfangene Antworttelegramm ausgewertet wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom zentralen Teilnehmer mit einem Telegramm auszusendender Befehl, mit dem die Weiterleitung der vom zentralen Teilnehmer ausgesendeten Telegramme in der Vorzugssenderichtung von den Teilnehmern gesperrt wird sowie ein Befehl zur Aufhebung der Sperrung vorgesehen sind.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Sperrung der Weiterleitung der Telegramme des zentralen Teilnehmers an den ersten Teilnehmer in der Vorzugssenderichtung ein Telegramm ausgesendet wird, mit dem dessen Kennung ausgelesen und in den zentralen Teilnehmer übertragen wird, daß anschließend eine Adresse an den Teilnehmer übertragen und in diesem abgespeichert wird und daß danach die Sperre im ersten Teilnehmer aufgehoben und ein Telegramm in gleicher Weise wie beim ersten Teilnehmer an den nächstfolgenden Teilnehmer übertragen und diesem eine Adresse zugeordnet wird und daß die gleichen Verfahrensschritte wiederholt werden, bis allen Teilnehmern eine eigene Adresse zugeordnet ist.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im zentralen Teilnehmer die Kennungen und Adressen der Teilnehmer in eine Liste eingetragen werden, die zu der zentralen Datenverarbeitungseinheit übertragen wird.