CN101064657B

CN101064657B - 在通信网络中运行的分路元件、网络和运行该元件的方法

Info

Publication number: CN101064657B
Application number: CN2007100966286A
Authority: CN
Inventors: 乔格·本茨; 沃尔德马·温策尔
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2027-04-19
Also published as: US20070248003A1; EP1847894B1; DE502006001889D1; EP1847894A1; US7839770B2; CN101064657A

Abstract

本发明公开了一种在通信网络中应用的分路元件(T1，T2)，其中在两个按照本发明构成的分路元件(T1，T2)协调作用时可以借助检查电流(I)识别出在两个分路元件(T1、T2)之间延伸的、具有电流输入导线(SZ)和电流反馈导线(SR)的通信介质、尤其是线路(H)中已消除的故障，该检查电流通过优选设置在每个分路元件中的馈入检查装置(PE)馈入，并由同样优选设置在每个分路元件(T1、T2)中的终端检查装置(PA)检测，其中每个终端检查装置(PA)在检测检查电流(I)时实施为抑制与相应的分路元件(T1、T2)对应的总线终端(BT)。

Description

在通信网络中运行的分路元件、网络和运行该元件的方法

技术领域

本发明涉及一种在通信网络中运行的分路元件，尤其是如由本发明的申请人的WO2005/053221公开的分路元件，在此将其全部公开内容引入本申请中。此外本发明还涉及具有至少两个分路元件的网络以及运行这种分路元件的方法。

背景技术

在按照WO2005/053221的冗余通信网络中，通过设置在通信网络中的分路元件来隔离主线路段上的故障。主线路中的开关将有故障的导线分离开。通过借助冗余管理器设置的冗余转换，向在空间位置上与故障地点最近的分路元件从背向故障的一侧供以运行电压。借助该分路元件，通过在馈入检查电流路径中的冗余管理器并对通过冗余管理器的电流和电压进行分析来从两侧检查有故障的主线路段。但是在通过同样的原理从两侧检查主线路段时无法识别良好情况。为了在识别出故障状况时取消对主线路的分离，迄今在修理之后例如借助按键和由该按键出发的转换脉冲来手动地重新启动。

其缺点是始终需要用户的干预。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是改善开头所述类型的装置以及用于运行该装置的对应的方法，而且使得自主地、即独立地识别无故障状态。

按照本发明该技术问题是通过一种分路元件来解决的。在该分路元件中，具有馈入检查装置和终端检查装置，每个馈入检查装置实施为用于向线路馈入检查电流，每个终端检查装置实施为用于检测该线路上的检查电流，每个终端检查装置实施为在检测检查电流时抑制对应于分路元件的总线终端。

本发明以这样的认识为基础：对于识别无故障状态来说，需要一个分路元件馈入检查电流并且另一个分路元件构成检查电流终端。因为只有这样才能形成通过待检查导线、即线路的可分析的电流回路。

因此，本发明优点的重点在于，通过馈入检查元件和终止检查元件的协同作用可以自动识别修理之后的无故障状态，从而整个***、即具有至少两个这种分路元件的网络具有“自愈合能力”，使得可以识别修理之后的无故障状态并通过抑制具有对应于所涉及的终端检查装置的总线终端的分路元件取消以前进行的对有故障导线的分离。

如果馈入检查装置实施为对应于可预先给定的检查电流馈入时钟来馈入检查电流以及终端检查装置实施为对应于可预先给定的检查电流检测时钟来检测检查电流，则在参与的分路元件之间没有通信、同步性或其它相互作用的情况下也可以使其中馈入检查装置被启动的分路元件在一段时间间隔内一也就是最终在检查电流馈入时钟和检查电流检测时钟的对应状态“重叠”期间一向线路馈入检查电流，在该线路中在同样参与的分路元件中启动设置于此的终端检查装置，从而可对该检查电流进行分析的电流回路通过该馈入检查装置和终端检查装置闭合。利用该闭合电流回路和对检查电流的检测可以识别无故障状态的返回。

当检查电流馈入时钟与检查电流检测时钟不同时，可以保证在同时在第一分路元件中启动馈入检查装置和在参与的另一分路元件中启动终端检查装置之间的时间间隔的存在。也就是说两个特定的时钟是异步的，从而在最终的时间上这样设置一个位移，使得在该最终时间内至少有一次同时在一个分路元件中启动馈入检查装置和在另一个分路元件中启动终端检查装置。

优选的，馈入检查装置是串行设置在线路的电流输入导线中的检查电流源并具有检查电流启动开关，其中可以用检查电流启动开关启动该检查电流源并由此启动检查电流的馈入。

此外，优选终端检查装置包括以并联引线形式设置在所述线路的电流输入导线和电流反馈导线之间的检查电流汇入点和检测启动开关，其中利用检测启动开关的启动来启动该检查电流汇入点，并由此可以闭合针对检查电流而设置的电流回路，该电流回路包括馈入检查装置、电流输入导线、终端检查装置和电流反馈导线。

优选，作为总线终端设置可接入和断开的RC组件。

为了运行上述类型的分路元件，所述馈入检查装置对应于可预先给定的检查电流馈入时钟来馈入检查电流，尤其是馈入到线路的电流输入导线中。此外为了运行分路元件还优选，所述终端检查装置对应于可预先给定的检查电流检测时钟来检查线路上的检查电流的存在，尤其是对流过电流输入导线和电流反馈导线之间的检查电流汇入点的电流进行监测和识别。

随本申请提出的专利权利要求仅是表达的建议，而没有对达到最大程度专利保护的偏见。本申请人保留要求保护其它目前只在说明书和/或附图中公开的特征的组合的权利。

各实施例不应当理解为是对本发明的限制。而是在所公开的范围内可以有很多更改和修正，尤其是例如通过组合或转换以及结合在全部或特定描述部分描述的以及在权利要求和/或附图中包含的特征或元件或对技术人员来说涉及技术问题的解决方案的方法步骤可以导出并且通过组合特征而产生新内容或新方法步骤或方法步骤序列的变形、元件和组合，只要它们涉及制造方法和检查方法。

在从属权利要求中采用的引用指向独立权利要求的内容通过相应从属权利要求的特征的进一步扩展；它们不应当理解为放弃对引用的从属权利要求的特征组合的独立和客观的保护。此外，就权利要求的设计而言，在后面的权利要求中的一个特征的近似具体化是由于这种限制在前面的权利要求中不存在。

由于从属权利要求的内容对于优先权日的现有技术来说可以形成自己的和独立的发明，因此申请人保留将它们用作独立权利要求的内容或子部分解释的权利。还可以包含独立的、与前面的从属权利要求的内容无关的结构的发明。

附图说明

下面借助附图详细解释本发明的实施例。在所有附图中相互对应的物品或元件用相同的附图标记表示。

在此：

图1示出两个通过线路以通信技术连接的分路元件的简化示意图，

图2示出时序图。

具体实施方式

图1示出两个分路元件T1、T2，如在上述引用的WO2005/053221中例如在图4中分别示出的。

在两个分路元件T1和T2之间存在电传导连接形式的耦合，在此为概览起见只示出两个分路元件，当然网络(参见WO2005/053221，在该文献中的附图标记11)可以包括多于两个分路元件T1、T2。两个所示分路元件T1、T2之间的连接在下面称为线路H，其中存在于其它未示出的分路元件之间的通信连接同样基于这种线路段实现，从而线路段H代表在WO2005/053221用H1、H2、H3、H4、H5表示的线路段以及其它可能的线路段。

对于所示出的分路元件T1、T2只示出本发明感兴趣的细节。其它细节由于概貌起见没有示出，其中这些元件未在该图中示出当然不意味着不能在所示分路元件T1和T2中存在其它可能元件、部件或电路，如在WO2005/053221中给出的。

每个分路元件T1、T2包括一个时钟发生器TA1、TA2。此外每个分路元件T1、T2还包括馈入检查装置PE和终端检查装置PA。馈入检查装置PE包括串行设置在线路H的电流输入导线SZ中的检查电流源D1以及检查电流启动开关S1。终端检查装置PA包括以并联引线形式设置在线路H的电流输入导线SZ和电流反馈导线SR之间的检查电流汇入点D2，以及检测启动开关S2。每个时钟发生器TA1、TA2产生图2所示的矩形信号TA1′、TA2′，在此是检查电流馈入时钟或检查电流检测时钟。在图1所示的实施方式中，在相同地构成两个分路元件T1、T2之后，选择上面挑选的概念即检查电流馈入时钟和检查电流检测时钟只是为了要在语言上有所区分，从而在第一分路元件T1一端产生的矩形信号TA1’在以下被称为检查电流馈入时钟，而在第二分路元件T2一端产生的矩形信号TA2’被称为检查电流检测时钟。实际上在运行时，对每个分路元件T1、T2来说检查电流馈入和检查电流检测轮流发挥作用。因此，在每个分路元件T1和T2中在特定时刻要么启动馈入检查装置PE要么启动结束检查装置PA。馈入检查装置PE或结束检查装置PA的这种交替并且相互排除的启动是这样来引起的，即例如在第一分路元件T1的时钟发生器TA1的矩形信号TA1′为“高”电平时启动馈入检查装置PE，其方法是闭合对应于该馈入检查装置的检查电流启动开关S1。同时在矩形信号TA1’的这种电平下终端检查装置PA抑制同一个分路元件T1，其方法是断开与该终端检查装置对应的检测启动开关S2。在矩形信号TA1’发生电平交替时，给出相反的关系，也就是说终端检查装置PA被启动并且检测启动开关S2闭合，而馈入检查装置PE由于断开的检查电流启动开关S1而被抑制。对于第二分路元件T2，基于设置在该分路元件中的信号发生器TA2和产生的矩形信号TA2’给出关于启动和抑制馈入或终端检查装置PE、PA的对应关系。

本发明的作用方式利用图2的其它显示而变得明显，在该图中示出例如在矩形信号TA1’的“高”电平开始时，矩形信号TA2’具有“低”电平，其中矩形信号TA1’的“高”电平导致第一分路元件T1一侧的馈入检查装置PE被启动，而第二矩形信号TA2’的“低”电平导致第二分路元件T2一侧的终端检查装置PA被启动。如可以容易地借助图1的原理电路理解的，在这种布局中，针对通过第一分路元件T1的馈入检查装置PE的检查电流源D1在线路H中、即电流输入导线SZ中给出的检查电流I的电流回路通过终端检查装置PA、尤其是第二分路元件T2的电流汇入点D2以及电流反馈导线SR闭合，从而实际上流过检查电流I，如在图2上方针对检查电流I的图中所示。在一段时间内，在该时间段内两个矩形信号TA1’、TA2’都具有“高”电平并且相应地两个分路元件T1、T2中设置于此的馈入检查装置PE都被启动，则没有闭合的电流回路，从而没有检查电流I流过，如在图2针对检查电流I的图中所示。只有当两个矩形信号TA1’、TA2’的电平重新变得不同时，在所示情况下也就是在矩形信号TA1’的电平从“高”转换为“低”时才又存在电流，其中在该布局中由于在第一分路元件T1一侧的矩形信号TA1’的“低”电平使设置于此的终端检查装置PA被启动，由于在第二分路元件T2一侧的矩形信号TA2’的“高”电平使设置于此的馈入检查装置PE被启动。也就是说，与前面用参与的馈入或终端检查装置PE、PA给出针对检查电流I的电流回路的布局比较，这里分别给出几乎相反或镜像的情况，其中针对检查电流I的电流回路通过线路H的第二分路元件T2的馈入检查装置PE、电流输入导线SZ、第一分路元件T1的终端检查装置PA和电流反馈导线SR闭合。但在两种情况下都流过检查电流I，如在图2的相关图中可以看出的，从而可以识别线路H的无故障状态，即两个相邻分路元件T1、T2之间用至少一个电流输入导线SZ和一个电流反馈导线SR的任意连接。

此外在图2中可以看到，两个矩形信号TA1’、TA2’相互异步，其中这种异步性优选在没有其它电路技术成本等的情况下基于最终品质、尤其是所涉及电部件的温度影响和部件参数波动以及基于发生变化的开始状态得到。由此可以以足够的程度保证在经过时间T之后在分路元件T1、T2上由不同的时钟状态占据主导地位。

通过由检查电流源D1和对应的齐纳二极管D3形成的恒定电流源，使脉冲式的检查电流I与实际的有效信号、即所谓的PA信号去耦和。也就是说不会通过检查电流I对有效信号造成干扰。

只要识别出检查电流I，就断开作为总线终端BT设置的电路、尤其是各分路元件T1、T2的实施为RC组件的终端电阻。为此设置与该总线终端BT对应的总线终端开关S0。由于检查电流I和/或总线终端BT的断开而导致的信号过高将被冗余管理器(参见WO2005/053221；在那里附图标记为RM)识别。然后该冗余管理器可以启动无故障状态。当检查电流I至少在可预先给定的时间间隔t1期间(参见图2)出现时，可以可靠地识别线路H的无故障性。根据对有效信号、即尤其是PA信号的调制，得到对于时间t1的下阈值，其中对于该PA信号从30kHz的调制开始。在用30kHz进行调制时，对于时间t1的下阈值例如是30微秒。在这段时间内检查电流I必须存在，由此有效信号的信号过高才能可靠出现。

时间T一直进行到自动识别“良好状态”为止。在该时间T内可能出现较长时间的故障。其它新故障在t＜T的运行状态下被看作是第二故障。将时间T选择得很小，并应当最小化，其方法是使在矩形信号TA1’、TA2’之间具有高度的异步性，这尤其可以用具有高容差的部件来实现。

总之，本发明可以简要描述如下：提供一种用于通信网络中的分路元件T1、T2，其中在两个按照本发明构成的分路元件T1、T2协调作用时可以借助检查电流I识别出在两个分路元件T1、T2之间延伸的、具有电流输入导线SZ和电流反馈导线SR的通信介质、尤其是线路H中已消除的故障，该检查电流通过优选设置在每个分路元件中的馈入检查装置PE馈入，并由同样优选设置在每个分路元件T1、T2中的终端检查装置PA检测，其中每个终端检查装置PA实施为在检测检查电流I下用于抑制与相应的分路元件T1、T2对应的总线终端BT。

Claims

1.一种用于在通信网络(11)中运行的分路元件，具有冗余显示特性，其中该网络(11)的拓扑结构具有线路(H)，并且该线路的两端与冗余管理器连接，该冗余管理器实施为在故障情况下将该线路的两端相互连接，其特征在于，

该分路元件(T1，T2)具有馈入检查装置(PE)和终端检查装置(PA)，

每个馈入检查装置(PE)实施为用于向该线路(H)馈入检查电流，

每个终端检查装置(PA)实施为用于检测该线路(H)中的检查电流，

每个终端检查装置(PA)在检测检查电流时实施为用于抑制与该分路元件相对应的总线终端(BT)。

2.根据权利要求1所述的分路元件，其中，所述馈入检查装置(PE)实施为对应于可预先给定的检查电流馈入时钟来馈入检查电流。

3.根据权利要求2所述的分路元件，其中，所述终端检查装置(PA)实施为对应于可预先给定的检查电流检测时钟来检测检查电流。

4.根据权利要求3所述的分路元件，其中，所述检查电流馈入时钟不同于所述检查电流检测时钟。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的分路元件，其中，所述馈入检查装置(PE)包括串行设置在所述线路(H)的电流输入导线(SZ)中的检查电流源(D1)和检查电流启动开关(S1)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的分路元件，其中，所述终端检查装置(PA)包括以并联引线的形式设置在所述线路(H)的电流输入导线(SZ)和电流反馈导线(SR)之间的检查电流汇入点(D2)和检测启动开关(S2)。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的分路元件，其中，设置可接入和断开的RC组件作为总线终端(BT)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的分路元件，其中，所述网络是PROFIBUS PA网络。

9.一种具有至少两个根据上述权利要求之一所述的用于在通信网络(11)中运行的分路元件的网络。

10.一种用于运行根据权利要求2、4、5、6或7所述的分路元件的方法，其中，所述方法包括以下步骤：所述馈入检查装置(PE)对应于可预先给定的检查电流馈入时钟来馈入检查电流。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：所述馈入检查装置(PE)对应于可预先给定的检查电流馈入时钟来将检查电流馈入到所述线路(H)的电流输入导线(SZ)中。

12.一种用于运行根据权利要求3、4、5、6或7所述的分路元件的方法，其中，所述方法包括以下步骤：所述终端检查装置(PA)对应于可预先给定的检查电流检测时钟来检查所述线路(H)上检查电流的存在。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：所述终端检查装置(PA)对应于可预先给定的检查电流检测时钟来检查流过电流输入导线(SZ)和电流反馈导线(SR)之间的检查电流汇入点(D2)的电流。