DE102006050134A1

DE102006050134A1 - Verfahren zum Betrieb eines Bussystems

Info

Publication number: DE102006050134A1
Application number: DE102006050134A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr.-Ing. Huck; Tilo Dipl.-Ing. Merlin; Stefan Svensson
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-04-30
Also published as: US20080104294A1; CN101170470A; CN101170470B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Bussystems, bei dem eine Mehrzahl von Teilnehmern über dieselbe Busleitung miteinander kommunizieren und allen Teilnehmern eine Teilnehmeradresse aus einem begrenzten Adressvorrat zugewiesen ist. Zur Vermeidung von Adresskonflikten wird vorgeschlagen, dass von jedem einem bestehenden Bussystem neu hinzugefügten Teilnehmer rekursiv vor dem ersten Sendezugriff auf den Bus mit der aktuellen Teilnehmeradresse der Busverkehr abgehört wird und bei Erkennen der eigenen Teilnehmeradresse im Busverkehr die eigene Teilnehmeradresse um einen vorbestimmbaren Offset verändert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Bussystems mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs.
Ein Bussystem besteht aus einer Mehrzahl von Teilnehmern, die über eine gemeinsame Leitung miteinander kommunizieren, wobei die Leitung in Abschnitte, sogenannte Segmente, eingeteilt sein kann. Es ist allgemein bekannt, dass den Teilnehmer eines derartigen Bussystems jeweils eine individuelle Teilnehmeradresse zugewiesen ist, die den jeweiligen Teilnehmer in dem Bussystem eindeutig identifiziert.
Insbesondere bei Feldbussystemen ist die maximale Teilnehmeranzahl aus dem Adressvorrat definitionsgemäß begrenzt. So ist aus dem Buch von Manfred Popp „Profibus-DP: Grundlagen, Tips und Tricks für Anwender", Hüthig, Heidelberg, 1998 bekannt, dass ein Profibus-System im Vollausbau maximal 126 Teilnehmer mit den Adressen 0 bis 125 umfassen kann.
Es ist bekannt, die Adressen mittels Schaltern, insbesondere unter Verwendung von DIP Schaltern, einzustellen. Dabei sind zwar die eingestellten Adressen der Busteilnehmer jederzeit ablesbar, aber Adresskonflikte nur bei Bekanntheit der Adressen aller aktiven Busteilnehmer und fehlerfreier Einstellung der Adresse des neuen Teilnehmers durch den Bediener vermeidbar. Dabei ist der systemimmanente menschliche Eingriff bereits fehlerträchtig. Darüber hinaus ist die Baugröße und die Feuchteempfindlichkeit der DIP Schalter nachteilig. Letztgenannte Eigenschaft schränkt die Einsatzorte derartig ausgestatteter Busteilnehmer empfindlich ein.
Darüber hinaus ist bekannt, die Adressen der Busteilnehmer softwarebasiert einzustellen. Über Software kann die Adresse jedoch nur über ein zweites, aktives Bussystem eingegeben werden. Ein vorheriges Auslesen oder Ändern der Adresse ist also nicht ohne dieses zweite System möglich. Der freie Adressraum muß ebenfalls bekannt sein. Auch hier sind Fehlbedinungen nicht ausgeschlossen.
In Bussystemen, wie dem Profibus, bei dem durch Auftrennen der Busleitung und Einfügen eines weiteren Bussteckers ein weiterer Teilnehmer hinzufügbar ist, besteht die latente Gefahr, dass zwei Teilnehmer im Bussystem dieselbe Teilnehmeradresse aufweisen. Bei Aufruf dieser doppelt zugeordneten Teilnehmeradresse versuchen beide Teilnehmer zu antworten, wodurch ein Zugriffskonflikt beim gleichzeitigen Zugriff auf den Bus hervorgerufen wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines gattungsgemäßen Bussystems anzugeben, bei dem Zugriffskonflikte durch doppelt vergebene Teilnehmeradressen ohne weitere Hilfsmittel sicher vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung geht aus von einem Bussystems, bei dem eine Mehrzahl von Teilnehmern über dieselbe Busleitung miteinander kommunizieren und allen Teilnehmern eine Teilnehmeradresse aus einem begrenzten Adressvorrat zugewiesen ist. Dabei ist auch jedem neu hinzutretende Teilnehmer eine Adresse zugewiesen, die bei einem erstmalig in Betrieb genommenen Teilnehmer auf einer Fabrikeinstellung beruht oder bei einem bereits in Betrieb gewesenen Teilnehmer aus der vergangenen Installation stammt. Die Adressen sind in einem Speicher hinterlegt und durch Anweisungen in einem Programm änderbar.
Die Erfindung geht ferner davon aus, dass in einem Bussystem jeder Teilnehmer auch tatsächlich an der Kommunikation beteiligt ist und demnach seine Adresse im Busverkehr in einem angebbaren Zeitfenster erkennbar enthalten ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass von jedem einem bestehenden Bussystem neu hinzugefügten Teilnehmer rekursiv vor dem ersten Sendezugriff auf den Bus mit der aktuellen Teilnehmeradresse der Busverkehr eine definierte Zeit abgehört wird und bei Erkennen der eigenen Teilnehmeradresse im Busverkehr durch den Teilnehmer die eigene Teilnehmeradresse selbsttätig nach einem vorgebbaren Schema verändert wird.
Im einzelnen wird jeder neu hinzugefügte Teilnehmer zunächst für eine definierte Zeit nur lesend auf den Bus zugreifen und und den Busverkehr auf das Auftreten seiner eigenen aktuellen Teilnehmeradresse hin analysieren.
Sobald der neu hinzugefügte Teilnehmer seine Adresse im Busverkehr erkennt, verändert er selbsttätig seine eigene Adresse nach einem vorgebbaren Schema und prüft durch erneuten Nur-Lesezugriff auf den Bus für die Dauer der definierten Zeit, ob seine neue Adresse im Busverkehr auftritt. Diese Schrittfolge wird rekursiv solange wiederholt, bis der Teilnehmer seine Adresse innerhalb der definierten Zeit im Busverkehr nicht mehr erkennt. Dann wird die aktuelle Adresse des Teilnehmers als einmalig im Bussystem angesehen und der Teilnehmer zum Schreibzugriff auf den Bus zugelassen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Adresse des Teilnehmers um einen vorbestimmbaren Offset verändert wird. Dabei wird die Adresse des Teilnehmers in jeder Rekursion um denselben Offset verändert.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bus von dem neu hinzugefügten Teilnehmer vor dem ersten Sendezugriff für die Dauer mindestens eines Buszyklus abgehört wird. Insbesondere bei Bussystemen in Master-/Slave-Architektur wird innerhalb eines Buszyklus jeder Slave vom Master mindestens einmal angesprochen. Das bedeutet, dass nach Verstreichen eines kompletten Buszyklus alle im Bussystem vorkommenden Adressen mindestens einmal im Busverkehr vorgekommen sind.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend am Beispiels eines Profibus-Systems näher erläutert. Wie bereits in der Beschreibungseinleitung angegeben, kann ein Profibus-System im Vollausbau maximal 126 Teilnehmer mit den Adressen 0 bis 125 umfassen. Jeder Teilnehmer ist zumindest mit Signalverarbeitungsmitteln, insbesondere mit einem Controller, und Speichermitteln zur abrufbaren Ablage seiner Adresse ausgestattet.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels wird davon ausgegangen, dass bereits Teilnehmer mit den Adressen #1 bis #47 im Bussystem aktiv sind und miteinander kommunizieren. Im weiteren wird davon ausgegangen, dass dem Busssystem ein weiterer Teilnehmer hinzugefügt wird, dem aus einer früheren Installation die Adresse #33 zugewiesen ist. Demnach ist im betrachteten Bussystem die Adresse #33 doppelt vorhanden.
Der neu hinzugefügte Teilnehmer mit der Adresse #33 hört den Bus vor dem ersten Sendezugriff auf den Bus für die Dauer mindestens eines Buszyklus ab und wird dabei aus dem Busverkehr ermitteln, dass die Adresse #33 bereits durch einen anderen, aktiven Teilnehmer belegt ist. Darauf hin verändert der neu hinzugefügte Teilnehmer seine eigene Teilnehmeradresse selbsttätig nach einem vorgegebenen Schema.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Teilnehmeradresse des neu hinzugefügten Teilnehmers um einen vorbestimmbaren Offset verändert wird. Im weiteren wird dieser Offset mit dem Wert „5" angenommen. Demnach erhöht der neu hinzugefügte Teilnehmer seine Adresse #33 um den Offset zu #33 + 5 = #38 und hört den Busverkehr vor dem ersten Sendezugriff auf den Bus für die Dauer mindestens eines Buszyklus auf das Auftreten der Adresse #38 ab. Unter der oben angegebenen Voraussetzung wird der neu hinzugefügte Teilnehmer seine aktuelle Adresse #38 im Busverkehr erkennen und erneut seine Adresse nach dem vorgegebenen Schema auf Adresse #38 + 5 = #43 ändern. Jedoch führt erst die nächste Adressänderung nach dem vorgegebenen Schema auf #43 + 5 = #48 zu einer einmaligen Adresse im Bussystem. Mit dieser Adresse #48 nimmt der neu hinzugefügte Teilnehmer die Kommunikation im Bussystem auf.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorsehen sein, dass der Offset den Wert „1" hat. Demnach wird die Teilnehmeradresse des neu hinzugefügten Teilnehmers rekursiv bei jedem Erkennen der eigenen Adresse im Busverkehr inkrementiert.
In einer alternativen Ausführungsform kann vorsehen sein, dass der Offset einen negativen Zahlenwert hat. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Offset den Wert „–1" hat. Demnach wird die Teilnehmeradresse des neu hinzugefügten Teilnehmers rekursiv bei jedem Erkennen der eigenen Adresse im Busverkehr dekrementiert.
Inkrementieren und Dekrementieren sind Basisbefehle üblicher Controller und vorteilhaftererweise leicht in den Programmablauf implementierbar.
In alternativer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Bus von dem neu hinzugefügten Teilnehmer vor dem ersten Sendezugriff für ein vorgebbare, feste Dauer abgehört wird, die so bemessen ist, dass jeder Teilnehmer des Bussystems darin mindestens einmal angesprochen wird. Dadurch wird auch für solche Bussysteme, für die kein Buszyklus definiert ist, sichergestellt, dass jede Adresse eines aktiven Teilnehmers im Bussystem einmalig ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wertebereich für den Adressraum einstellbar ist. Dadurch wird für Teilnehmer, die auf Grund ihrer technischen Ausstattung zum Betrieb in verschiedenen Bussysteme mit unterschiedlichen Adressräumen geeignet sind, vermieden, dass Adressen außerhalb des in dem jeweiligen Bussystem zulässigen Adressraums eingestellt werden.
Nachdem der neu hinzugefügte Teilnehmer mit einer gültigen Adresse in das Bussystem zur aktiven Kommunikation eingebunden ist, sieht ein weiteres Merkmal der Erfindung vor, dem hinzugefügten Teilnehmer operativ eine neue Teilnehmeradresse zuzuweisen. Vorteilhafterweise wird dadurch erreicht, dass in einer Konfiguration, in der bestimmten Teilnehmergruppen vorbestimmte Adressbereiche zugeordnet sind, der neu hinzugefügte Teilnehmer entsprechen seiner Zugehörigkeit zu einer der Teilnehmergruppen in den zugehörigen Adressbereich einordenbar ist.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Bussystems, bei dem eine Mehrzahl von Teilnehmern über dieselbe Busleitung miteinander kommunizieren und allen Teilnehmern eine Teilnehmeradresse aus einem begrenzten Adressvorrat zugewiesen ist, dadurch gekennzeichnet, dass von jedem einem bestehenden Bussystem neu hinzugefügten Teilnehmer rekursiv – vor dem ersten Sendezugriff auf den Bus mit der aktuellen Teilnehmeradresse der Busverkehr eine definierte Zeit abgehört wird und – bei Erkennen der eigenen Teilnehmeradresse im Busverkehr durch den Teilnehmer die eigene Teilnehmeradresse selbsttätig nach einem vorgebbaren Schema verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmeradresse des neu hinzugefügten Teilnehmers um einen vorbestimmbaren Offset verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmeradresse des neu hinzugefügten Teilnehmers inkrementiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmeradresse des neu hinzugefügten Teilnehmers dekrementiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Bus von dem neu hinzugefügten Teilnehmer vor dem ersten Sendezugriff für die Dauer mindestens eines Buszyklus abgehört wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Bus von dem neu hinzugefügten Teilnehmer vor dem ersten Sendezugriff für ein vorgebbare, feste Dauer abgehört wird, die so bemessen ist, dass jeder Teilnehmer des Bussystems darin mindestens einmal angesprochen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Wertebereich für den Adressraum einstellbar ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass dem hinzugefügten Teilnehmer nach erfolgreicher Anmeldung im Bussystem operativ eine neue Teilnehmeradresse zugewiesen wird.