JP4480269B2 - データ伝送方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、安全処理装置、たとえば誤りに対して保護されたプログラム記憶式制御装置と、複数個の入力／出力ユニットとの間で、安全処理装置に接続されているバス制御ユニットとシリアルバスシステムとを介して、データを伝送する方法であって、バス制御ユニットがバスシステムに接続されている入力／出力ユニットを周期的に順次呼び出し、多ビットメッセージをそれぞれ呼び出された入力／出力ユニットに伝達するデータ伝送方法に関する
【０００２】
このようなデータ伝送方法はたとえば呼称Ａｓ‐ｉ（＝Ａｋｔｕａｔｏｒ‐Ｓｅｎｓｏｒ‐Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）のもとに知られている。
【０００３】
工業的自動化技術の設備および機械では危険状態が確実に認識され、制御される設備または機械がこのような場合に安全状態に移されなければならない。このような安全性関連信号を伝送するためには従来の技術ではたいてい固有の検出、配線および評価システムが使用される。
【０００４】
固有の検出、配線および評価システムの使用は特に高い配線費用を必要とし、また誤配線の危険を内に秘めている。従って、安全性関連信号をもバスシステムを介して伝送するべく努力されている。しかしデータ伝送の安全性および信頼性がこのようなバスシステムにより損なわれてはならない。
【０００５】
安全性関連信号は確かに誤りに対して保護された独立バスシステムを介して伝送され得る。しかしこのことは配線費用を最小化するための一般的な傾向に逆行する。
【０００６】
従って、本発明の課題は、誤りに対して保護されていないバスシステムを介して安全性関連信号を伝送することができるデータ伝送方法を提供することである。
【０００７】
この課題は、請求項１に記載された構成により解決される。
【０００８】
これにより、安全ではない状態は、たとえばバス制御ユニットの故障の際にそもそも多ビットメッセージがもはや伝送されないときに避けられるだけでなく、誤った多ビットメッセージが伝送されるときにも避けられる。
【０００９】
安全ユニットが出力端を駆動する出力ユニットとして構成されている場合、それはたとえば、監視時間の終了時に出力端を安全状態に移行させるタイマー要素を有し得る。その際にタイマー要素は正常な多ビットメッセージの各々の伝達の際にリセットされる。
【００１０】
安全ユニットが２つの異なるアドレスで呼び出し可能であり、安全ユニットに両方のアドレスでそれぞれ多ビットメッセージが伝達され、安全ユニットが伝達された多ビットメッセージを、両方の多ビットメッセージが互いに合致するときにのみ、正常なものとして解釈するならば、本データ伝送方法は一層確実である。
【００１１】
多ビットメッセージは好ましくは少なくとも４つの有効ビットから成っている。
【００１２】
他の利点および詳細は実施例を以下に図面により説明するなかで明らかになる。
【００１３】
図１によればデータ伝送システムは安全処理装置１および複数個の入力／出力ユニット２〜４から成っている。安全処理装置１はこの場合には誤りに対して保護されたプログラム記憶式制御装置から構成されている。このようなプログラム記憶式制御装置はたとえばシーメンス株式会社により呼称ＳＩＭＡＴＩＣ Ｓ５‐９５Ｆのもとに製造かつ販売されている。
【００１４】
入力／出力ユニット２、３はユニットあたり４つまでの２値信号を処理し得る通常の入力／出力ユニットである。それに対して入力／出力ユニット４は安全ユニットである。それは正確に２値データを処理し得る。しかし原理的に安全ユニット４はより多くのデータをも処理することができよう。決定的なことは、それらがそれらに伝送される有効ビットよりも少なくとも１ビット少ないデータを処理することである。この冗長性を有する有効ビットはデータ伝送システムを検査するために使用される。
【００１５】
入力／出力ユニット２〜４はシリアルバスシステム５に接続されている。バスシステム５にはさらにバス制御ユニット６が接続されており、このバス制御ユニット６は安全処理装置１に接続されている。安全処理装置１と入力／出力ユニット２〜４との間でデータを伝送するため安全処理装置１がバス制御ユニット６を駆動する。これは次々と入力／出力ユニット２〜４を呼び出し、少なくとも４つの有効ビットから成る多ビットメッセージ８をそれぞれ呼び出された入力／出力ユニット２〜４に伝達する。
【００１６】
データ転送のフォーマットは図２に示されている。図２によればバス制御ユニット６は開始ビット７′および制御ビット７″の後に、入力／出力ユニット２〜４を呼び出すために、先ずアドレス７をバスシステム５を経て送る。その後にバス制御ユニット６は５つの有効ビットから成る多ビットメッセージ８を送る。第１番目の有効ビットは切換ビットであり、これは呼び出された入力／出力ユニット２〜４により内部で処理される。第２番目〜第５番目の有効ビットは本来のデータである。多ビットメッセージ８に検査ビット８′および終了ビット８″が続く。
【００１７】
呼び出された入力／出力ユニット２〜４は開始ビット７′の後に、４つの有効ビットから成るアンサ９を返送する。アンサ９に再び検査ビット８′および終了ビット８″が続く。
【００１８】
アドレス７はバス制御ユニット６により各々のデータ転送の後に、すべての入力／出力ユニット２〜４が呼び出されるまで、インクレメントされる。次いで再び入力／出力ユニット２〜４は最下位アドレスにより呼び出され、サイクルが新たに開始する。
【００１９】
図３によれば安全ユニット４はこの場合には出力端１０を駆動する出力ユニットとして構成されている。安全ユニット４はバス制御ユニット６から、出力端１０が駆動されるべきか否かを伝達される。出力端１０はその際、制御される設備または制御される機械に安全状態が存在するときにのみ、駆動されてよい。すなわち制御される設備または制御される機械が危険にさらされてはならない。さもなければ出力端１０は直ちに駆動されない状態に移される。
【００２０】
出力端１０に対する駆動信号を求めるために安全ユニット４は先ず伝達された多ビットメッセージ８の第２番目の有効ビットを評価する。第２番目の有効ビットが値１を有するときのみ、出力端１０が駆動される。さもなければ出力端１０は駆動されない安全状態に移される。
【００２１】
第３番目および第４番目の有効ビットは安全ユニット４に対してこの場合には重要でない。しかし、場合によっては、それらにより他の出力端が駆動され得よう。
【００２２】
多ビットメッセージ８の第５番目の有効ビットはチェックビットであり、タイマー要素１３に供給される。タイマー要素１３は、それに供給されるチェックビットがそれに先に供給されたチェックビットを基準にして交互に変化しているならば、そのつどリセットされる。それに対してチェックビットがその値を持続するならば、タイマー要素１３は予め定められた監視時間の後に経時動作を満了する。この場合にはタイマー要素１３が零信号をアンド要素１２に伝達するので、出力端１０はこの場合にも駆動されない状態に移行する。すなわちこの場合にも、制御される設備または制御される機械の安全でない状態が避けられる。監視時間はその際に、一方では正常な（周期的な）バストラフィックの際に常にタイマー要素１３の適時のリセットがその経時動作の満了の前に行われるように、また他方では正常でないバス通信の際に遅くとも設備または機械固有の反応時間の後に出力端１０が駆動されない状態に移行するように決定されている。
【００２３】
さらに明らかなように、安全ユニット４は冗長性を有するものとして構成されている。従って、それは２つの異なるアドレスで呼び出し可能であるように２つのバスモジュール１４を有する。バスモジュール１４の各々にその固有のアドレスでそれぞれ固有の多ビットメッセージ８が伝達される。バスモジュール１４の各々はそれに伝達された多ビットメッセージ８を自動的に評価し、そのアンド要素１２を相応に駆動する。
【００２４】
両方のバスモジュール１４の出力端は直列に接続されている。従って、伝達された多ビットメッセージ８は、両方の多ビットメッセージ８が互いに合致するときにのみ、正常なものとして解釈される。データ伝送の安全性はその際に、多ビットメッセージ８がバスモジュール１４に互いに逆に伝達されるならば、なお一層高められ得る。
【００２５】
バスモジュール１４はスイッチ１５を介して互いに接続されている。従ってバスモジュール１４の各々はそれぞれ他方のバスモジュール１４のスイッチング状態を知る。その結果、バスモジュール１４はそれらのアンサ９においてそれらの固有のスイッチング状態だけでなく、それぞれ他方のバスモジュール１４のスイッチング状態をも安全処理装置１に返信し得る。データ伝送システムの安全性がそれによってなお一層高められる。
【００２６】
以上には、出力端１０を駆動する出力ユニットとして構成されている単一の安全ユニット４を有するデータ伝送システムが説明された。しかしもちろん多くの安全ユニットがバスシステム５と接続されていてもよい。安全ユニットは安全入力ユニットとして構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 データ伝送システムを示す概略図。
【図２】 データ転送について説明するための概略図。
【図３】 安全ユニットを示す概略図。
【符号の説明】
１ 処理装置
２〜４ 入力／出力ユニット
５ バスシステム
６ バス制御ユニット
７ アドレス
８ 多ビットメッセージ
９ アンサ
１０ 出力端
１３ タイマー要素
１４ バスモジュール
１５ スイッチ

Claims (3)

1. 安全な処理装置（１）と、複数個の入力／出力ユニット（２〜４）との間で、安全な処理装置（１）に接続されているバス制御ユニット（６）とシリアルバスシステム（５）とを介して、データを伝送する方法であって、バス制御ユニット（６）がバスシステム（５）に接続されている入力／出力ユニット（２〜４）を周期的に順次呼び出し、多ビットメッセージ（８）をそれぞれ呼び出された入力／出力ユニット（２〜４）に伝達し、
   −入力／出力ユニット（２〜４）の少なくとも１つが安全な入力／出力ユニット（４）として構成され、
   −安全な入力／出力ユニット（４）に伝達される多ビットメッセージ（８）が少なくとも１つのチェックビットを有し、
   −安全な入力／出力ユニット（４）が伝達された多ビットメッセージ（８）を、チェックビットが予め定められた監視時間内で交互に変化するときに、正常なものとして解釈するデータ伝送方法において、
   −安全な入力／出力ユニット（４）が２つの異なるアドレスで呼び出し可能であり、
   −安全な入力／出力ユニット（４）に両方のアドレスでそれぞれ多ビットメッセージ（８）が伝達され、
   −安全な入力／出力ユニット（４）が伝達された多ビットメッセージ（８）を、両方の多ビットメッセージ（８）が互いに合致するときに、正常なものとして解釈する
   ことを特徴とすることを特徴とするデータ伝送方法。
2. −安全な入力／出力ユニット（４）が出力端（１０）を駆動するための出力ユニットとして構成されており、
   −安全な入力／出力ユニット（４）が、監視時間の終了時に出力端（１０）を安全状態に移行させるタイマー要素（１３）を有し、
   −タイマー要素（１３）が正常な多ビットメッセージ（８）の各々の伝達の際にリセットされる
   ことを特徴とする請求項１記載のデータ伝送方法。
3. 多ビットメッセージ（８）が少なくとも４つの有効ビットから成っていることを特徴とする請求項１又は２記載のデータ伝送方法。

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