DE4002022A1 - Verfahren und anordnung zur hochverfuegbaren uebertragung von daten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anord­ nung zur hochverfügbaren Übertragung von Daten nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Aus der E-PS 01 11 871 ist ein Prozeßsteuerungssystem bekannt, das mehrere Prozeßsteuerungsgeräte aufweist, die mit einem ersten Bus verbunden sind. Der erste Bus ist über zwei paral­ lelgeschaltete Koppelstrecken mit einem zweiten Bus verbunden, an den eine Prozeßkonsole zur Bedienung und Beobachtung des Prozesses angeschlossen ist. Eine der beiden Koppelstrecken ist aktiv geschaltet. Sie tauscht Prozeßsteuerungsdaten mit den Prozeßsteuerungsgeräten aus, speichert die Prozeßsteuerungs­ daten ab und wandelt ihr Format. Die Prozeßkonsole, die über den zweiten Bus mit den beiden Koppelstrecken verbunden ist, tauscht zur zentralen Bedienung und Beobachtung des Prozesses die Prozeßsteuerungsdaten mit der aktiven Koppelstrecke aus. Die zweite Koppelstrecke, die zur aktiven parallel geschaltet ist, befindet sich im Stand-by-Betrieb. Sie führt eine Back-up- Funktion aus, indem sie ebenso wie die aktive Koppelstrecke die Prozeßsteuerungsdaten empfängt, abgespeichert und das Format der Daten wandelt. Über zwei zusätzliche Signalleitungen, die die beiden Koppelstrecken unabhängig von den Bussen verbinden, findet eine gegenseitige Überwachung statt. Für jede Überwa­ chungsrichtung ist eine der Signalleitungen vorgesehen. Durch spezielle Fehlerdetektionseinrichtungen werden Störungen, wie Stromversorgungsausfall, Programmabsturz durch Hardware- oder Softwarefehler oder fehlerhafter Programmstatus, in einer der Koppelstrecken erkannt und über die betreffende Signalleitung an die andere Koppelstrecke gemeldet. Die beiden Signallei­ tungen erfordern einen Installationsaufwand, der nur dann gering ist, wenn die beiden Koppelstrecken in örtlicher Nähe zueinander angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur hochverfügbaren Übertragung von Daten zwischen zwei nach dem Token-Passing-Prinzip arbeitenden Bussystemen, die über zwei parallelgeschaltete Koppelstrecken miteinander verbunden sind, zu entwickeln, das keine zusätzlichen Signalleitungen zwischen den beiden Koppelstrecken erfordert, so daß die Koppelstrecken unabhängig voneinander an beliebigen Orten plazierbar sind, und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit den in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 4 angegebenen Maßnahmen gelöst. Die Funktions­ fähigkeit beider Koppelstrecken kann vollständig überwacht werden, wenn das Verfahren um eines der in den Ansprüchen 2 oder 3 genannten Merkmale erweitert wird. Bei der Anordnung gemäß Anspruch 4 sind vorteilhaft die Teilnehmeradressen der zwei parallelgeschalteten Koppelstrecken an den beiden Bus­ systemen wechselseitig vertauscht.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß keine Einschränkung bezüg­ lich der Plazierung der beiden Koppelstrecken besteht. Sie können unabhängig voneinander an beliebigen Stellen zwischen die zwei Bussysteme geschaltet werden. Neben den bereits vor­ handenen Signalleitungen der Bussysteme sind keine weiteren notwendig. Zudem ermöglicht das neue Verfahren die vollständige Überwachung der Funktionsfähigkeit der beiden Koppelstrecken, da es ein beliebiges Umschalten der Betriebszustände von "Aktiv" in "Stand-by" erlaubt. Bei der vorteilhaften Anordnung mit wechselseitig vertauschten Teilnehmeradressen der beiden parallelgeschalteten Koppelstrecken kann auf eine zusätzliche Parametrierung während einer Initialisierungsphase der Busse verzichtet werden, da jede Koppelstrecke mit der Kenntnis der eigenen Teilnehmeradressen auch über die der parallel geschalte­ ten verfügt. Wurde wegen einer Störung eine der beiden Koppel­ strecken von den Bussen entfernt, so kann sie nach einer Repa­ ratur ohne zusätzliche Maßnahmen wieder zwischen die beiden Busse geschaltet werden. Die andere, derzeit aktive Koppel­ strecke erkennt automatisch, ob sich die neu zugeschaltete in den logischen Token-Ring eingliedert, und zieht sich in diesem Fall selbst aus dem logischen Tolen-Ring zurück. Zur Festlegung der Betriebszustände der beiden Koppelstrecken sind in den Bussen keinerlei zusätzliche Organisationsnachrichten erforder­ lich.

Die Verfügbarkeit der Übertragung von Daten kann erhöht werden, indem zu den zwei Koppelstrecken noch eine oder mehrere paral­ lel geschaltet werden.

Anhand der Figur, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, wird im folgenden die Erfindung näher erläu­ tert.

In der Figur sind zwei nach dem Token-Passing-Prinzip arbeiten­ de Busse B1, B2 dargestellt, die über zwei Koppelstrecken K1, K2 miteinander verbunden sind. Die Koppelstrecke K1 besitzt an dem Bus B1 die Teilnehmeradresse TA3 und an dem Bus B2 die Teilnehmeradresse TA5. Im Vergleich hierzu sind die Teilnehmer­ adressen der Koppelstrecke K2 wechselseitig vertauscht; sie hat also an dem Bus B1 die Teilnehmeradresse TA5 und an dem Bus B2 die Teilnehmeradresse TA3. Weiterhin sind am Bus B1 zwei Geräte G1, G2 mit den Teilnehmeradressen TA1, TA4 und am Bus B2 Geräte G4, G4 mit den Teilnehmeradressen TA4, TA6 angeschlossen. Läuft der Token in Richtung wachsender Teilnehmeradresse um, so er­ geben sich logische Token-Ringe R1, R2, die durch gestrichelt gezeichnete Linien veranschaulicht sind. Die Umlaufrichtung der Token ist mit Pfeilspitzen angedeutet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Koppelstrecke K1 aktiv geschaltet und daher in beide logische Token-Ringe R1, R2 eingegliedert. Die Koppelstrecke K2 befindet sich im Stand-by-Betrieb und ist daher nicht in der Lage, den Token in einem der beiden Busse B1, B2 zur Busverwaltung anzunehmen. Sie kann jedoch alle Tele­ gramme, die für die aktive Koppelstrecke K1 und sie selbst be­ stimmt sind, auf beiden Seiten aufnehmen und damit jederzeit ohne Zeitverlust die Funktion der zugeordneten aktiven Koppel­ strecke übernehmen.

Das Verfahren der Steuerung der beiden Koppelstrecken K1, K2 beruht nun darauf, daß die im Stand-by-Betrieb befindliche Koppelstrecke K2 die Funktion der aktiven Koppelstrecke K1 über die ordnungsgemäße Token-Weitergabe kontrolliert. Sie prüft auf beiden Bussen B1, B2, wie in Verbindung mit den Teilnehmeradressen TA3 am Bus B1 und TA5 am Bus B2 der Token bei der Weitergabe im logischen Token-Ring bearbeitet wird. Ist die aktive Koppelstrecke K1 funktionstüchtig, so wird sie auf beiden Seiten eine ordnungsgemäße Token-Annahme und -Wei­ tergabe durchführen. In diesem Fall verbleibt die Koppel­ strecke K2 im Stand-by-Betrieb. Mit dem Ausfall der aktiven Koppelstrecke sind die Teilnehmeradressen TA3 im Bus B1 und TA5 im Bus B2 nicht mehr in den logischen Token-Ringen. Für die im Stand-by-Betrieb befindliche Koppelstrecke K2 ist dieser Zustand das Kriterium, auf aktiven Betrieb umzuschalten. Mit dem beim Token-Verfahren gegebenen Mechanismus zur Aufnahme neuer aktiver Teilnehmer wird sie auf beiden Bussen B1, B2 im logischen Token-Ring R1, R2 eingegliedert und kann damit die Verbindung zwischen den Bussen B1, B2 wieder herstellen. Danach würde in der Figur der logische Token-Ring R1 vom Gerät G1 über die Koppelstrecke K2 zum Gerät G2 verlaufen. Analog dazu würde der logische Token-Ring R2 jetzt statt der Koppelstrecke K1 die Koppelstrecke K2 einschließen. Dieser Wechsel der Betriebs­ zustände der beiden Koppelstrecken K1, K2 kann auch dadurch hervorgerufen werden, daß eine funktionstüchtige Koppelstrecke K1 die Eingliederung der sich bisher im Stand-by-Betrieb be­ findlichen Koppelstrecke K2 in die logischen Token-Ringe R1, R2 feststellt und sich daraufhin selbständig in den Stand-by- Betrieb versetzt.

Ist eine ausgefallene Koppelstrecke K1, K2 wieder funktions­ fähig und erkennt sie beim Anschalten an den Bussen B1, B2 die ursprünglich sich im Stand-by-Betrieb befindliche Koppel­ strecke im Token-Ring, so verbleibt sie im Stand-by-Betrieb und schaltet sich nicht in die Datenübertragung zwischen den beiden Bussen B1, B2 ein.

Eine neu zugeschaltete Koppelstrecke K1, K2 verbleibt also mindestens so lange im Stand-by-Betrieb, bis in den logischen Token-Ringen R1, R2 der beiden Busse B1, B2 ein vollständiger Token-Umlauf stattgefunden hat.

Zur Gewährleistung des beschriebenen Umschaltmechanismus muß in jeder Koppelstrecke sichergestellt werden, daß auch Teil­ ausfälle immer zur Aufgabe der Aktivitäten auf beiden Bussen B1, B2 führen.

Zur ständigen Prüfung der vollständigen Funktionsfähigkeit beider Koppelstrecken K1, K2 kann die jeweils aktive Koppel­ strecke K1, K2 nach einer vorgebbaren Zeit einen Ausfall simulieren oder die jeweils im Stand-by-Betrieb befindliche sich in die logischen Token-Ringe eingliedern. Die Koppel­ strecken K1, K2 schalten dann regelmäßig zwischen aktivem und Stand-by-Betrieb um.

Claims (5)

1. Verfahren zur hochverfügbaren Übertragung von Daten zwischen zwei Bussen (B1, B2), die über zwei parallel geschaltete Koppel­ strecken (K1, K2) miteinander verbunden sind,

• - von denen im störungsfreien Zustand eine im aktiven Betrieb ist, in dem sie Daten zwischen den Bussen (B1, B2) überträgt, und die andere sich im Stand-by-Betrieb befindet, wobei
• - die Koppelstrecken (K1, K2) vom aktiven Zustand in Stand- by-Betrieb und umgekehrt umschaltbar sind, die sich im Stand-by-Betrieb befindliche Koppelstrecke (K2) die sich im aktiven Zustand befindliche überwacht und im Falle einer Störung der aktiven Koppelstrecke (K1) diese abgeschaltet wird und die andere Koppelstrecke (K2) vom Stand-by-Betrieb in den aktiven Zustand umgeschaltet wird und die Funktion der defekten Koppelstrecke (K1) übernimmt,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Busse (B1, B2) nach dem Token-Passing-Prinzip arbei­ ten,
• - daß die Koppelstrecke (K2), die sich im Stand-by-Betrieb befindet, die ordnungsgemäße Token-Annahme und -Weitergabe der aktiven Koppelstrecke (K1) überwacht
• - und daß die aktive Koppelstrecke (K1) die sich im Stand-by- Betrieb befindliche überwacht und sich in den Stand-by- Betrieb umschaltet, falls diese eine ordnungsgemäße Token- Annahme und -Weitergabe durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß in definierten Zeitabständen ein Fehlerfall der aktiven Koppelstrecke (K1) simuliert wird, indem diese in den Stand- by-Betrieb umgeschaltet wird, so daß die sich im Stand-by- Zustand befindliche Koppelstrecke (K2) in den aktiven Zustand umgeschaltet und nun deren Funktionsfähigkeit überwacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß in definierten Zeitabständen die im Stand-by-Betrieb befindliche Koppelstrecke (K2) in den aktiven Zustand um­ geschaltet wird, so daß nun ihre Funktionsfähigkeit überwacht wird und die aktive Koppelstrecke (K1) in den Stand-by- Betrieb umschaltet.

4. Anordnung zur Durchführung eines der Verfahren nach den An­ sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net,

• - daß die Teilnehmeradressen (TA3, TA5) der zwei parallel geschalteten Koppelstrecken (K1, K2) an den beiden Bussen (B1, B2) so gewählt sind, daß die erste Koppelstrecke (K1) an dem ersten Bus (B1) die gleiche Teilnehmeradresse (TA3) besitzt wie die zweite (K2) an dem zweiten Bus (B2) und daß die erste (K1) an dem zweiten Bus (B2) die gleiche Teil­ nehmeradresse (TA5) hat wie die zweite (K2) an dem ersten Bus (B1).