JP2003507966A - フィールドバスシステムにおけるデータ送信速度の調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】データ送信速度の調整方法とフィールドバスシステムとを、特にフィールドバスシステムの応答時間を所望の範囲に保持したままで簡単で柔軟性に富んだ調整が可能なように改良する。 【解決手段】この発明は、高安全性工程に適しており、フィールドバス（２０）に接続された少なくとも１個の加入ユニット（１２、１４）を含んでいるフィールドバスシステム（１０）におけるデータ送信速度の調整方法に関する。この発明の方法は、第１フェーズにおいて、１個または複数個の加入ユニットがフィールドバスに接続された中央ユニット（３０）に低速の第１データ送信速度でログオンし、第２フェーズにおいて、中央ユニット（３０）が１個または複数個の加入ユニットのデータ送信速度を増大させ、所定のより高速の第２の値にすることを特徴とする。この発明はまた、前記方法を実施するためのフィールドバスシステムに関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

この発明は、高安全性工程を制御するのに適しておりかつフィールドバスに接
続された少なくとも１つの加入ユニットを含んでいるフィールドバスシステムに
おける、データ送信速度の調整方法に関する。この発明は、さらに、少なくとも
１個の加入ユニットが接続されているフィールドバスを有する、高安全性工程を
制御するためのフィールドバスシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】

上記の種類のフィールドバスシステムは、長期間にわたって多くの異なる分野
で多くの異なる目的のために用いられてきた。例えば、ドイツ出願公開公報第４
２ ４２ ９３６ Al号には、マイクロプロセッサを有する安全装置が開示され
ており、これにおいて、フィールドバスがデータ送信用に提案されている。 フィールドバスシステムという言葉は、一般に、理想的には所望の数の加入ユ
ニットが接続されて共通のフィールドバスを介して互いに通信できる、データ通
信システムとして理解されている。フィールドバスを介しての加入ユニット間の
通信は、特定のプロトコルにより支配される。このような通信システムは、他の
加入ユニットが通信から完全に排除される、２個の加入ユニット間の１対１通信
リンクとは対照をなす。公知のフィールドバスシステムとして、いわゆるCANバ
ス、いわゆるプロフィバスまたはいわゆるインターバスがある。

【０００３】 フィールドバスの使用は多数の利点をもたらすが、特にフィールドバスを使用
しない場合に必要な高度の配線の手間に関してそのことがいえる。高安全性工程
を制御するためにフィールドバスを実際に使用することは、これまで不可能であ
った。なぜならば、フィールドバスはどの加入ユニットからも自由にアクセスで
きる構造を有しているため、高安全性工程の制御に必要なフェールセーフ度が保
証できないためである。しかしながら、出願者は、高安全性工程の要求を満足さ
せるフィールドバスシステムを開発した。

【０００４】 高安全性工程という言葉は、この発明においては、故障が起きると人々や商品
に見過ごすことのできない危険をもたらす工程を意味する。理想的には、どんな
高安全性工程も、もし故障が起きた場合には工程が安全な状態に移行することが
１００％保証されねばならない。このような高安全性工程は、より大きく、高い
レベルの全体的な工程の部分的工程であってもよい。高安全性工程の例として、
重要なパラメータを所定の限界内に保たねばならない化学工程や、水圧制御や全
製造ラインの制御等の複雑な機械制御などがあげられる。例えば水圧の場合、原
料供給工程は高安全性工程ではない部分工程であるが、プレス器具の起動工程は
、全工程の部分としての高安全性部分工程である。高安全性（部分）工程の他の
例として、ガード、保護ドアまたは光バリアのモニタリングや、両手使用型スイ
ッチの制御や緊急停止装置へのリアクションなどがあげられる。

【０００５】 高安全性工程を制御するために、フィールドバスシステムにとって最大の要件
の１つは、例えばモデムを介してのような公知のデータ送信システムでは役割を
果たせないほどの限定された迅速な応答時間である。このようなフィールドバス
システムは、例えば何らかの被害を避けるために緊急停止スイッチを押す動作に
応答して、所定の限定された応答時間内に工程を中止または終了できなければな
らない。達成できる応答時間は、主に、フィールドバスシステムの送信速度によ
って決まる。データ送信速度が高い場合、応答時間は短くなる。なぜならば、加
入ユニットの数が等しい場合、データ送信速度が高くなると、低いデータ送信速
度に比べてフィールドバスの負荷が小さくなるからである。したがって、フィー
ルドバスがデータ送信に使えるようになるまで加入ユニットが待たねばならない
最大時間は、短くなる。

【０００６】 そのために、極めて高いデータ送信速度で操作することが望ましい。しかしな
がら、データ送信速度を高めると、送信者と遠く離れた位置にある加入ユニット
との間の送信特性が低下するという問題が生じる。 したがって、高安全性工程を制御できるようにフィールドバスシステムにおい
てデータ送信速度を調整することは、明らかに極めて重要な役割を持つ。バスシ
ステムにおけるデータ送信速度の調整についてのアプローチは、例えばEP ０ ８
９６ ４４９ A2、US ５,１２４,９４３またはUS ５,８８１,２４０に開示さ
れている。

【０００７】 典型的には、フィールドバスシステムにおけるデータ送信速度の調整は、フィ
ールドバスシステムの加入ユニットにそれぞれ調整装置を設けて手動で行なう。
これらの調整装置の例として、DIPスイッチがある。 このような方法でデータ送信速度の調整を行なうことは、明らかに、極めて複
雑で故障を起こしやすい。特に複数の加入ユニットを有する大規模のフィールド
バスシステムの場合、１つの加入ユニットにおいてデータ送信速度が誤って不正
確に調整されることはあり得ることである。それによりその加入ユニットはフィ
ールドバスを介してそれ以上通信できなくなる。このことは、高安全性工程にと
っては致命的な結果を引き起こす。

【０００８】 可能な最大データ送信速度はデータ送信通路の長さに応じて低下するので、既
に存在するフィールドバスシステムを延長する場合、最も遠距離にある加入ユニ
ットも通信できるようにデータ送信速度を低下させねばならないことがしばしば
生じる。しかしながら、これによって、フィールドバスシステムの全ての加入ユ
ニットにおいてデータ送信速度を低下させねばならなくなる。なぜならば、フィ
ールドバスに接続された加入ユニットは、ほぼ同じデータ送信速度で送信しなけ
ればならないからである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】

したがってこの発明の目的は、上記の種類のデータ送信速度の調整方法と上記
の種類のフィールドバスシステムとを、特にフィールドバスシステムの応答時間
を所望の範囲に保持したままで簡単で柔軟性に富んだ調整が可能なように改良す
ることである。データ送信速度の調整は、とくにフィールドバスシステムの安全
性に影響をもたらしてはならない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

この発明の目的は、冒頭に記載した方法により達成される。この方法によると
、第１フェーズにおいて、１個または複数個の加入ユニットがフィールドバスに
接続された中央ユニットに低速の第１データ送信速度でログオンし、第２フェー
ズにおいて、中央ユニットが１個または複数個の加入ユニットのデータ送信速度
を増大させ、所定のより高速の第２の値にする。

【００１１】 この発明に関して、加入ユニットとは、フィールドバスに接続された何らかの
ユニットを指すものである。例えば、信号装置（サーバー）や制御装置（クライ
アント）は、加入ユニットを示す。制御装置と信号装置との間の差異は、この発
明の説明には必要でない。 この発明の利点は、中央ユニットを使用することにより、高安全性要求にも応
えられるデータ送信速度の調整が可能となることである。フィールドバスシステ
ムにスイッチを入れた後、まず、どの加入ユニットがフィールドバスに接続され
ているかをチェックする。中央ユニットは、例えば２０ｋBaudの最も低いデータ
送信速度を用いる。低いデータ送信速度であれば、データ送信通路に関係なく、
全ての加入ユニットへの通信が保証される。その後、中央ユニットはデータ送信
速度を所定のより高い値（目標値）に上げる指令を含んだテレグラムを接続され
ている加入ユニットに送信する。この目標値は、バス負荷、応答時間などの全て
の高安全性パラメータに対応できるように選択される。これによって、データ送
信速度の調整は終了する。

【００１２】 したがって、この発明の方法によれば、個々の加入ユニットで手動で操作する
必要なしに、データ送信速度を容易かつ柔軟に調整できる。使用者は、この発明
のフィールドバスシステムの中央ユニットに、許容できる（以前に安全であると
判明した）データ送信速度を調整または設定する。したがって、この発明の目的
は完全に達成できる。 この発明の好ましい実施形態においては、第３フェーズで、１個または複数個
の加入ユニットがより高いデータ送信速度で中央ユニットに再度ログオンし、中
央ユニットは第１および第３フェーズにおいてログオンされた加入ユニットの数
に差異（不一致）を検知した場合には、フィールドバスをシャットダウンする。

【００１３】 この方法は、フィールドバスシステムの安全性が増すという利点を有する。例
えば、もし第１フェーズにおいてログオンした加入ユニットが、送信者から遠す
ぎる位置にあるために、より高いデータ送信速度で再度ログオンできない場合に
は、フィールドバスはすぐにシャットダウンする。フィールドバスシステムを介
して制御された工程は、次にそれに応答して安全状態に移行される。 この発明の好ましい実施形態において、第１フェーズは、フィールドバスシス
テムをスイッチオンすることから始まる。

【００１４】 この方法では、制御されるべき高安全性工程がまだ開始されていない段階にお
いて、低速の第１データ送信速度でデータ送信が行なわれるため、短時間のみ存
在する低いデータ送信速度とそれに伴う長い応答時間は致命的な影響を与えずに
済むという利点がある。 好ましい実施形態において、中央ユニットは第２フェーズで、データ送信速度
を第２の値に切り換える指令を含んだデータテレグラムを全ての加入ユニットに
送る。好ましくは、加入ユニットの最後のログオンから加入ユニットの新しいロ
グオン無しに所定の時間が経過すると、中央ユニットは第３フェーズを終了する
。

【００１５】 この方法は、データ送信速度調整過程において、データテレグラム送信を使用
するこの発明のフィールドバスシステムにおける安全メカニズムを用いるので、
データ送信速度の調整ミスが起こる可能性が極めて低いという利点を有する。 好ましくは、データ送信速度の第１の値は、標準送信速度、例えば２０ｋBaud
であり、第２の値は、フィールドバスシステムの目標値、例えば２５０ｋBaud
である。これらの値は、実用において特に有利であることが証明されている。

【００１６】 好ましい実施形態において、第３フェーズの経過後にフィールドバスに接続さ
れた新しい加入ユニットがフィールドバス上のデータ送信速度を決定し、このデ
ータ送信速度で中央ユニットにログオンする。 この方法は、新しい加入ユニットを接続できるようにするために、フィールド
バスシステムを完全にシャットダウンしなくてもよいという利点を有する。もし
加入ユニットが中央ユニットにログオンできなければ、データ送信速度を調整す
る手順を実行するためにフィールドバスシステムが再起動され、この場合、新し
い第２の値が使用される。

【００１７】 この発明の目的は、冒頭で述べたフィールドバスシステムによっても達成でき
る。このフィールドバスシステムには、中央ユニットが設けられており、この中
央ユニットはフィールドバスを介して加入ユニットと通信し、フィールドバス上
および加入ユニットにおけるデータ送信速度を低い第１の値から高い第２の値へ
切り換えるためのスイッチ装置を含んでいる。 この発明のフィールドバスシステムは、システムに１回だけ設けられている中
央ユニットを用いて、極めて容易にデータ送信速度を調整できる。このデータ送
信速度は、フィールドバスに接続された全ての加入ユニットにより採用される。
もし、１個またはそれ以上の加入ユニットがスイッチ装置により決定された高い
データ送信速度で中央ユニットにログオンできなければ、フィールドバスシステ
ムは直ちにシャットダウンされる。その結果、フィールドバスシステムにより制
御される高安全性工程は安全状態に移行され、送信できない加入ユニットまたは
不正確に送信する加入ユニットは、いかなる損害ももたらさない。

【００１８】 好ましい実施形態において、中央ユニットはデータ送信速度の第１の値と第２
の値とを保存する第１記憶装置を含む。好ましくは、中央ユニットはフィールド
バスに接続された加入ユニットにより送信されたログオンデータを保存するため
の第１および第２記憶装置を含む。 好ましくは、中央ユニットは、第２記憶装置と第３記憶装置とに保存されたロ
グオンデータを比較するためのコンパレータを含み、その比較の結果が不一致な
らば、中央ユニットはフィールドバスをシャットダウンする。

【００１９】 さらに、中央ユニットがタイム測定装置を含むのが好ましい。このタイム測定
装置は、コンパレータに接続されており、データ送信速度が増加した時から所定
の時間が経過した後に比較を開始する。 この方法は、フィールドバスシステムの機能という観点から有利であると認め
られている。 好ましい実施形態において、フィールドバスシステムはシリアルバスであり、
好ましくはCANバスである。

【００２０】 上記のようにCANバスは既に大規模に使用されており、したがって、例えばバ
スコントローラのようなそれぞれの制御装置は、この発明によるフィールドバス
システムを組み立てるための標準ユニットとして、低価格で入手できる。 好ましい実施形態において、加入ユニットは、データ送信速度を検知し、それ
に応えて加入ユニットのデータ送信速度を設定する検知装置を含む。 この方法によれば、加入ユニットがフィールドバスシステムを再起動する必要
なしにフィールドバスシステムに接続され得るという利点を有する。加入ユニッ
トはむしろ、フィールドバス上のデータ送信速度を検知し、その後、それに基づ
いてそれ自体の送信速度を調整する。換言すれば、新しく接続された加入ユニッ
トは、フィールドバスを中断させることなく、実行中のフィールドバスに同期す
る。加入ユニットは、適切なデータ送信速度を見つけるやいなや、中央ユニット
にログオンする。

【００２１】 この発明の他の利点および実施形態は以下の説明と添付図面から明らかであろ
う。 上記に引用され、また下記に説明される特徴は、示されたそれぞれの組み合わ
せでのみ使用されるのではなく、この発明の範囲から逸脱せずに他の組み合わせ
で、または単独で使用され得ることは明らかである。 次にこの発明の実施形態を介し、図面を参照して、さらに詳細に説明する。

【００２２】

【発明の実施の形態】

図１において、バス加入ユニットが接続された安全フィールドバスシステムが
参照番号１０で指示されている。フィールドバスシステム１０は、この実施形態
では、いわゆるCANフィールドバスシステム１１（以下、バスシステムと呼ぶ）
である。 バスシステム１１は、いわゆるフィールドバス２０（以下、バスと呼ぶ）によ
り互いに電気的に接続された複数個のバス加入ユニット１２、１４を含む。CAN
バスシステムにおいて、バスは、ツーワイヤラインとして設けられている。

【００２３】 バス加入ユニット１２、１４は、いわゆる制御装置（クライアントとも呼ばれ
る）またはいわゆる信号装置（サーバーとも呼ばれる）であってよい。単なる例
として、バス加入ユニット１２を制御装置１３、バス加入ユニット１４を信号装
置１５と仮定する。 このようなバスシステム１１は、例えば特別な工程を制御するのに適している
。制御に必要な制御プログラムは、制御装置１３内を走行する。この制御装置１
３には、信号装置１５から、例えば測定値のようなデータが供給される。制御装
置１３は、これらのデータを処理し、それぞれの制御信号を信号装置１５に送信
する。信号装置１５は、例えばセンサおよび／またはアクチュエイタに接続され
ていてもよい。一般に、信号装置１５はまた、入力／出力装置（E／A装置）とし
て機能してもよく、一方、制御装置１３は、測定値を処理し、それに対応して特
定のアクションを行なう。

【００２４】 バス加入ユニット１２、１４の通信すなわちバス２０を介してのデータの送信
は、いわゆるプロトコルという特定のルールに支配される。この実施形態におい
て、データ送信はCANプロトコルに従って行なわれる。CANプロトコルは一般に知
られており、従ってここではこれ以上の説明は省く。 各バス加入ユニット１２、１４は、バス２０のデータ交通を制御するためのい
わゆる制御モジュール１６を含む。この制御モジュール１６は、バス２０へのリ
ンクを可能にし、データをプロトコルに従ってデータフレームにパッケージし、
それを送信するためにバス２０に送る。制御モジュール１６は、異なる製造者に
よって提供された標準エレメントとして設けられている。したがって、このエレ
メントの構造については以下に説明しない。

【００２５】 例えば測定信号または制御命令などの送信すべきデータは、ユニット１７、１
８によって提供される。これらのユニット１７、１８は、異なる機能を有してい
てもよく、従って異なる設計を有していてもよい。この実施形態においては、制
御装置１３に割り当てられたユニット１７は特定のアルゴリズムに従って計算を
するマイクロコントローラとして設計されており、一方、信号装置１５に割り当
てられたユニット１８は、例えば、センサにより供給された測定信号をデジタル
信号に変換するA/Dコンバータとして設けられていると仮定する。

【００２６】 図１によれば、信号装置１５と制御装置１３にはさらにユニット１７′、１８
′が設けられている。これらの追加ユニット１７′、１８′は、ユニット１７、
１８のそれぞれが冗長システムを達成するために果たすのと同じ機能を果たす。
アプリケーションによれば、追加ユニット１７′、１８′はそれぞれユニット１
７、１８と同じ設計である（冗長システム）。アプリケーションによれば、ユニ
ット１７、１７′、１８、１８′を多様システムとして設計してもよく、その場
合、それぞれ同じ機能を有する追加ユニット１７′、１８′は、ユニット１７、
１８とは異なる製造者の異なるプロセッサに合わせて設計してもよい。

【００２７】 これらの冗長システムまたは多様システム１７、１７′、１８、１８′は、そ
れぞれ、それら自体を連続的にチェックし、不一致が起こるとすぐに故障信号を
発する。さらに、これらのシステムは、ユニット１７、１８の一方が故障しても
バス加入ユニット１２、１４は完全には故障しないようにし、したがって、確実
にスイッチオフできる。 公知のCANプロトコルから明らかなように、制御モジュール１６は、誤ったデ
ータの送信を検知するためのエラーチェックを行なう。エラーチェックの一例は
、例えば、いわゆる「巡回冗長検査」（CRC）である。

【００２８】 このようなバスシステムを高安全性工程の制御にも使用するために、上記制御
モジュール１６によるエラーチェックに加えて、安全性を増すためのさらに他の
手段が必要である。これらの追加エラーチェック機構およびエラー訂正機構は、
ユニット１７、１７′、１８、１８′に設けられる。例えば、このような機構は
、追加CRC演算であってよい。ユニット１７、１７′、１８、１８′のさらに他
の仕事は、例えばバス加入ユニットの応答時間やタイムアウト等のような他の安
全性に関するパラメータのモニタリングである。これらの機構は、この発明の理
解には必要でないので、これ以上詳述しない。ユニット１７、１７′、１８、１
８′は制御モジュール１６と共に、事故に対するほぼ１００％の安全性と高いエ
ラー検知度がそれぞれ達成されることを保証する。

【００２９】 図１に破線１９が示されており、この破線１９はバス加入ユニット１２、１４
を上部の安全部分と下部の安全でない部分（非安全部分）とに分ける。非安全部
分は、制御モジュール１６とバス２０とを含む。安全部分は、ユニット１７、１
７′、１８、１８′を含み、ユニット１７、１７′、１８、１８′はそれら自体
とバス２０のデータ交通をモニターし、その場合、エラーの見落としの可能性は
極めて低い。

【００３０】 バス２０を介してのデータ送信は、一定の速度、いわゆるデータ送信速度で実
施される。バス加入ユニット１２、１４が通信できるようにするために、バスに
接続されたバス加入ユニットによって使用されるデータ送信速度は等しくなけれ
ばならない。CANバスシステム１１においては、異なるデータ送信速度でのデー
タ送信は不可能である。 安全バスシステムにおいて、データ送信速度は、バス加入ユニットの応答時間
が決められた値を超えないように選択されなければならない。前記の応答時間も
また、バス２０を使用することにより特定される。これに関して、一般に、デー
タ送信速度が大きくなると、バスの負荷が減少することに留意すべきである。し
たがって、バス２０を介してデータを送信するためにバス加入ユニット１２、１
４が待たねばならない時間もまた短くなる。しかしながら、調整できる最高デー
タ送信速度は、バス２０の位置的な長さによって限定される。バス２０の長さが
増すにつれて、すなわちバス加入ユニット１２、１４の間の距離が増すにつれて
、許容されるデータ送信速度、すなわち安全であると確定できるデータ送信速度
は、バス２０の電気的ラインの特性により低下する。

【００３１】 この発明によれば、バス２０のデータ送信速度を設定するために、中央ユニッ
ト（管理装置とも呼ぶ）が設けられている。この中央ユニット３０はバス２０に
接続されており、バスシステム１１において１回だけ設けられている。中央ユニ
ット３０は、バス２０に接続されている全ての加入ユニット１２、１４のために
データ送信速度を調整する。バス加入ユニット１２、１４をグループに分け、中
央ユニット３０を介してグループごとにアクセスできることは当然である。

【００３２】 中央ユニット３０もまた、バス加入ユニット１２、１４と同様に安全部分と非
安全部分とに分けられている。非安全部分は同様に制御モジュール１６を含み、
制御モジュール１６は、バス２０を介してのデータ送信を管理する。この制御モ
ジュール１６に加えて、２個のユニット３１、３１′を有する冗長多様システム
が設けられている。２個のユニット３１、３１′は同じ機能を有しており、これ
については、後に詳述する。

【００３３】 図２には、ユニット３１の構造が示されている。ユニット３１は、第１記憶装
置３５に接続された制御ユニット３３を含んでいる。記憶装置３５は、データを
保存するための複数個の記憶セルを含んでいる。 制御ユニット３３もまたさらに他の記憶装置３６、３７に接続されている。記
憶装置３６、３７は、いわゆるログオンデータを保存するように構成されている
。

【００３４】 記憶装置３６、３７は両方とも次にコンパレータユニット３８に接続されてい
る。コンパレータユニット３８は、制御装置３３に出力信号を供給する。さらに
、制御装置３３にも、いわゆるタイマーモジュール３９が設けられている。 中央ユニット３０および特にユニット３１は、図３のフロー線図を参照して説
明する次のような機能を果たす。 バスシステム１１を開始した時、それは全てのバス加入ユニット１２、１４、
３０をスイッチオンした時であるが、制御モジュール１６が好ましくは２０ｋBa
udの低い所定のデータ送信速度を設定する。この低速値（デフォルト値）は、バ
ス加入ユニット１２、１４のそれぞれの記憶セル（図示せず）にも中央ユニット
の記憶装置３５の記憶セルにも保存されている。この選択値は、バス２０に接続
された全ての加入ユニット１２、１４がバス２０の長さに関係なく互いに通信で
きるようにする値でなければならない。バスを形成しているラインの電気的特性
によりこの低いデータ送信速度において否定的な効果が生じてはならない。

【００３５】 バス加入ユニット１２、１４は、第１フェーズにおいて、バス２０を介してこ
の低いデータ送信速度でデータテレグラムを送信する。この場合、データテレグ
ラムの宛て先は、全て中央ユニット３０である。これらのデータテレグラムは、
送信しているバス加入ユニット１２、１４をそれぞれ認識し確認できるデータを
含む。これらのいわゆるログオンデータは中央ユニット３０によって受け取られ
、第２記憶装置３６に保存される。

【００３６】 タイマーモジュール３９により決定され、ログオンデータの最終保存と共に測
定開始される所定の時間が過ぎた後、制御装置３３は、バスシステムをスイッチ
オンする前に第１記憶装置３５に保存されたデータを読み出す。これらのデータ
は、安全性を目指す観点から許容できる最大データ送信速度に対応するデータ送
信速度の値を示している。これらのデータおよび値は、それぞれデータテレグラ
ムにパックされ、バス２０を介して全てのバス加入ユニット１２、１４に送信さ
れる。

【００３７】 バス加入ユニット１２、１４は、このデータテレグラム（例えばいわゆる全て
の加入ユニット宛てのブロードキャストテレグラム）を受け取り、そこに含まれ
ているデータを処理して、設定されたデータ送信速度を新しい値に設定する。前
記のデータテレグラムは、依然として低いデータ送信速度を用いて中央ユニット
３０により送信される。 データテレグラムを受け取り、データ送信速度を好ましくは２００〜２５０ｋ
Baudの高い値に調整した後、バス加入ユニット１２、１４は中央ユニット３０に
再びログオンする。このために、バス加入ユニット１２、１４はログオンデータ
を含む中央ユニット３０宛てのデータテレグラムを前記の高いデータ送信速度を
用いて送る。ログオンデータは、第３記憶装置３７に保存される。

【００３８】 最後のデータテレグラムを受け取ってからタイマーモジュール３９により測定
された時間が所定の値を過ぎると、制御装置３３は、コンパレータユニット３８
に記憶装置３６、３７に保存されているログオンデータを互いに比較せよとの指
令を送る。高いデータ送信速度が設定された後にバス加入ユニットがログオンさ
れていないと判断された場合には、制御装置３３は、エラーが起こったと判断し
、すぐにバスシステムをシャットダウンし、それによって、制御された高安全性
工程を安全状態に移行することができる。

【００３９】 起こり得る故障またはエラーは、例えば１つのバス加入ユニットが高いデータ
送信速度を用いるには中央ユニット３０から遠すぎる位置にあることによる。こ
のエラーを直すために、バスシステムが低いデータ送信速度で操作されることが
必要である。このような低速値は、記憶装置３５のさらに他の記憶セルに保存さ
れている。 上記エラーによって起こったスイッチオフのために必要となったバスシステム
１１の次の再起動中に、上記のデータ送信速度調整方法がもう１回実施される。
しかしながら、次に低い値が、データ送信速度の値として記憶装置３５から読み
出される。再起動の前に手動でこの低い値をセットし、保存された値にアクセス
しなくても、もちろん構わない。

【００４０】 上記の比較において、両方の記憶装置３６、３７に保存されたログオンデータ
間の一貫性が判明すると、バスシステム１１は設定されたデータ送信速度で作動
され得る。全てのバス加入ユニットは、このデータ送信速度に基づいて通信する
ことができる。 バスシステムの安全性を増すために、中央ユニット３０は、最初に登録した全
ての加入ユニットが依然としてオンライン状態にあるか否か、すなわち送信およ
び受信できるか否かを周期的にチェックされる。このチェックは、中央ユニット
３０がバス加入ユニット１２、１４に対してログオンデータを送り返すことを指
令するデータテレグラムをバス２０を介して送信する際に実施される。これらの
ログオンデータは、次に第３記憶装置３７に保存され、タイマーモジュール３９
により決定された時間の経過後に、最初に保存されたログオンデータと比較され
る。ログオンデータ間に不一致があれば、バスシステム１１を直ちにシャットダ
ウンし、一方、データが一致しておれば、それ以上のアクションはなされない。

【００４１】 バス加入ユニット１２、１４が高いデータ送信速度を用いたバスシステム１１
の作動の間に接続される場合、ユニット１７、１７′、１８、１８′は、データ
送信速度検知装置１４を含む。この検知装置１４は、バス２０において用いられ
ているデータ送信速度を検知し、それに従って制御モジュール１６を設定する機
能を果たす。その後、新しい加入ユニット１２、１４はログオンするために中央
ユニット３０にデータテレグラムを送る。この場合、それぞれのログオンデータ
は第２記憶装置３６に保存される。全てのバス加入ユニットが送信および受信で
きる状態にあるか否かを次に周期的チェックする間に、新しく接続されたバス加
入ユニットのログオンデータは、比較により一致を導き出せるように、第３記憶
装置３７に保存される。

【００４２】 これまでに既に述べたように、第１記憶装置３５は、異なる値のデータ送信速
度を受け入れることのできる複数個の記憶セルを含む。これらのデータ送信速度
は、中央ユニット３０を作動させる前に設定できる。これらの値を作動中に変更
することももちろん可能である。保存されるデータ送信速度の典型的な値は、標
準起動値が２０ｋBaud、５０ｋBaud、１００ｋBaud、１２５ｋBaud、１５０ｋBa
ud、２００ｋBaud、２５０ｋBaudおよび５００ｋBaudである。これとは異なる段
階的変化ももちろん可能である。

【００４３】 これらの観点から、この発明のフィールドバスシステムは、全てのバス加入ユ
ニットに対し所定の安全なデータ送信速度の調整を極めて簡単に実施可能にでき
ることは明らかである。バス加入ユニットの手動での調整は、これ以上必要でな
い。さらに、応答時間、送信エラー、タイムアウト等の安全性にとって重要な全
ての値は、データ送信速度の調整中に同様に安全性に関連する方法でモニターさ
れる。したがって、バスシステムの運用を変化させても、影響をもたらさない。

【００４４】 中央ユニット３０の機能を、この発明の範囲を逸脱することなく他のバス加入
ユニットの機能と結合できることは、明らかである。中央ユニット３０は制御装
置１３と一体化可能なことも考えられる。さらに、ユニット３１を、図２とは異
なる設計にして、同じ機能を果たさせることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ２つの加入ユニットと中央ユニットを有するこの発明のフィールドバスシステ
ムのブロック線図である。

【図２】 中央ユニットのブロック線図である。

【図３】 この発明の方法を説明するためのフロー線図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年１０月１２日（２００１．１０．１２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 シュヴェンケル，ハンス ドイツ連邦共和国，70192 シュトゥット ガルト，ザオムヴェーク 15番地 Ｆターム(参考） 5K032 BA08 DA01 DB19

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高安全性工程を制御するのに適しており、フィールドバス（２０）に接続され
   た少なくとも１個の加入ユニット（１２、１４）を含んでいるフィールドバスシ
   ステム（１０）における、データ送信速度の調整方法であって、第１フェーズに
   おいて単数または複数個の加入ユニットが、フィールドバスの中央に接続された
   ユニット（３０／中央ユニット）に低速の第１データ送信速度でログオンし、第
   ２フェーズにおいて中央ユニット（３０）が単数または複数個の加入ユニット（
   １２、１４）のデータ送信速度を所定のより高速の第２の値に設定することを特
   徴とする、フィールドバスシステムにおけるデータ送信速度の調整方法。
2. 【請求項２】 第３フェーズにおいて単数または複数個の加入ユニット（１２、１４）がより
   高速のデータ送信速度で中央ユニットに再度ログオンし、第１フェーズと第３フ
   ェーズにログオンした加入ユニット（１２、１４）の数に差異を検知した場合に
   は、中央ユニット（３０）はフィールドバス（２０）をシャットダウンすること
   を特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 フィールドバスシステム（１０）をスイッチオンすることにより第１フェーズ
   が開始されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 第２フェーズにおいて中央ユニット（３０）は、データ送信速度を第２の値に
   切り換えることの指令を含むデータテレグラムを、全ての加入ユニット（１２、
   １４）に送信することを特徴とする、請求項１、２または３に記載の方法。
5. 【請求項５】 加入ユニット（１２、１４）の１個が最後にログオンしてから加入ユニットの
   １個が新しくログオンすることなしに所定の時間が経過した時、中央ユニット（
   ３０）は第３フェーズを終了することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに
   記載の方法。
6. 【請求項６】 データ送信速度の第１の値は標準送信速度であり、第２の値はフィールドバス
   システムの目標値に一致することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載
   の方法。
7. 【請求項７】 第３フェーズの終了後にフィールドバス（２０）に接続された新しい加入ユニ
   ット（１２、１４）は、フィールドバス（２０）上のデータ送信速度を検知し、
   このデータ送信速度で中央ユニット（３０）にログオンすることを特徴とする、
   請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 【請求項８】 少なくとも１個の加入ユニット（１２、１４）が接続されたフィールドバス（
   ２０）を含む、高安全性工程を制御するためのフィールドバスシステムであって
   、このフィールドバスシステムには中央ユニット（３０）が設けられており、前
   記中央ユニット（３０）はフィールドバス（２０）を介して加入ユニット（１２
   、１４）と通信すべく構成されておりかつフィールドバス上および加入ユニット
   （１２、１４）のデータ送信速度を中央において低速の第１の値からより高速の
   第２の値に切り換えるスイッチ装置（３３）を含んでいることを特徴とする、フ
   ィールドバスシステム。
9. 【請求項９】 中央ユニット（３０）がデータ送信速度の第１の値および第２の値を保存する
   ための第１記憶装置（３５）を含んでいることを特徴とする、請求項８に記載の
   フィールドバスシステム。
10. 【請求項１０】 中央ユニット（３０）が、フィールドバス（２０）に接続された加入ユニット
    （１２、１４）により入力されるログオンデータを保存するための第２および第
    ３の記憶装置（３６、３７）を含んでいることを特徴とする、請求項８または９
    に記載のフィールドバスシステム。
11. 【請求項１１】 中央ユニット（３０）が第２および第３記憶装置（３６、３７）に保存されて
    いるログオンデータを比較するためのコンパレータ装置（３８）を含んでおり、
    比較の結果、第２および第３記憶装置（３６、３７）に保存されているログオン
    データが一致しない場合に中央ユニット（３０）がフィールドバスをシャットダ
    ウンすることを特徴とする、請求項１０に記載のフィールドバスシステム。
12. 【請求項１２】 中央ユニット（３０）がタイム測定装置（３９）を含んでおり、前記タイム測
    定装置（３９）は、前記コンパレータ装置（３８）に接続されておりかつデータ
    送信速度が高い値に設定されてから所定の時間が過ぎた後に前記比較を開始させ
    ることを特徴とする、請求項１１に記載のフィールドバスシステム。
13. 【請求項１３】 フィールドバス（２０）がシリアルバスであることを特徴とする、請求項８〜
    １２のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
14. 【請求項１４】 フィールドバス（２０）がCANバス（１１）であることを特徴とする、請求項
    ８〜１３のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
15. 【請求項１５】 加入ユニット（１２、１４）が、フィールドバス上のデータ送信速度を検知し
    かつその結果に基づいて加入ユニット（１２、１４）のデータ送信速度を調整す
    るための検知装置（４０）を含んでいることを特徴とする、請求項８〜１４のい
    ずれかに記載のフィールドバスシステム。