DE19722189A1 - Verfahren zum Betrieb eines Ringbusses mit mehreren Teilnehmern sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Ringbusses mit mehreren Teilnehmern sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens.

Es gibt Bussysteme zur Übertragung von in digitaler Form vorliegenden Informatio­ nen, die eine Ringtopologie haben oder haben müssen. Beispiel dafür ist "D2B Optical", ein Bussystem mit optischer Datenüberfragung über Lichtleiter zwischen den einzelnen Teilnehmern. Da derartige Systeme nur schwer bidirektional betrie­ ben werden können, ist es erforderlich, eine Ringstruktur zu bilden, um Rückmel­ dungen von Teilnehmern zu bekommen. Auf dem Hinweg zu einem Teilnehmer werden Daten zu dem Teilnehmer hin transportiert. Auf dem Rückweg vom Teil­ nehmer weg werden Rückmeldungen transportiert.

Bei jedem Bussystem besteht die Gefahr eines Defektes in einem Teilabschnitt des Busses oder bei einem Teilnehmer selbst. Bei bestimmten Defekten ist in dem be­ troffenen Teilabschnitt kein Datenverkehr mehr möglich. Im Falle eines Ringbusses ist dies besonders fatal, da dadurch Teilnehmer, die im Ringbus vor der Defektstel­ le liegen, keine Rückmeldungen mehr absetzen können und andererseits Teilneh­ mer, die im Ringbus nach der Defektstelle liegen, keine Daten mehr erhalten kön­ nen. Ein derartiger Defekt führt zu einem Totalausfall des gesamten Bussystems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ringbus der eingangs genannten Art und ein Betriebsverfahren hierfür zu schaffen, bei dem im Fehlerfall ein Total­ ausfall vermieden wird und der Betrieb des Ringbusses soweit aufrecht erhalten werden kann, wie dies möglich ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe für das Verfahren mit den Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im Pa­ tentanspruch 2 angegeben.

Durch die Erfindung wird ein Totalausfall vermieden, indem der Ringbus in mehrere (mindestens zwei) Kreissegmente aufgeteilt wird. Ein separates Busmanagement ist für die Kreissegmente nicht erforderlich. Tritt ein Fehler in einem Kreissegment bzw. in einem Teilnehmer auf, so wird dieses Kreissegment bzw. das diesen Teil­ nehmer enthaltene Kreissegment gebypasst und der Ringbus auf die verbleibenden intakten Kreissegmente reduziert. Gleichzeitig wird die Anschlußleitung des defek­ ten Kreissegments, die die Daten an das nächste Kreissegment weiterreicht, ge­ öffnet. Dadurch wird ausgeschlossen, daß ein unkontrollierter Datenverkehr auf diesem Segment den regulären Datenverkehr innerhalb der nicht defekten Teile des Ringbus stört.

Ein weiteres Wesensmerkmal der Erfindung besteht darin, bei einem Defekt und bei Abtrennen des defekten Teiles des Ringbusses den verbleibenden Ringbus unter Einhaltung der ursprünglichen Datenübertragungsrichtung zu betreiben. Gleichzeitig ist durch die Synchronisation des Schließ- und des Öffner-Schalters sichergestellt, daß der defekte Busteilnehmer bzw. das defekte Kreissegment kei­ ne negativen Auswirkungen auf den verbleibenden Ringbus besitzt.

Die Patentansprüche 3 bis 6 enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, von denen insbesondere die Merkmale der Patentansprüche 5 und 6 hervorzuheben sind. Der weitere Busteilnehmer, der vorzugsweise als Busmaster arbeitet, kann eine Vielzahl von Funktionen aufweisen. Er kann den Betrieb der einzelnen Kreissegmente überwachen und gegebenenfalls ein defektes Kreisseg­ ment in der erfindungsgemäßen Weise abschalten. Er kann sowohl in der Lage sein, fatale Defekte in einem oder mehreren Segmenten des Busses selbst zu er­ kennen oder aber wenigstens die von einem Busteilnehmer ausgehende Informati­ on über einen Defekt aufzunehmen und eine entsprechende Reaktion, vorzugs­ weise das Bypassen des jeweiligen Kreissegments veranlassen.

Anhand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Ringbus gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Alternative zur Ausführung von Fig. 1 und

Fig. 3 einen Ringbus mit gegenüber Fig. 1 und 2 vergrößerter Dimension.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist ein Ringbus 1 aus zwei Kreissegmenten 2 und 3 aufgebaut, die über ein zentrales Element 4 miteinander verbunden sind. In jedem der Kreissegmente 2 und 3 befinden sich ein oder mehrere Teilnehmer, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht im einzelnen dargestellt sind. Innerhalb des zentralen Elements befindet sich eine Bypassleitung 2' bzw. 3' für die jeweiligen Kreissegmente 2 und 3, ferner Verbindungsleitungen 5 und 6 für die beiden Krei­ ssegmente sowie Umschalter 7 bzw. 8, die wie eingezeichnet, an jeweils einer der Verbindungsstellen einer Bypassleitung und der Übergangsstelle zwischen dem Kreissegment und der Anschlußleitung, vorzugsweise in der weiterführenden An­ schlußleitung, d. h. in Datenübertragungsrichtung am Ende der Busleitung des Kreissegments sitzen.

Sind sämtliche Kreissegmente 2 und 3 intakt, so ist der Umschalter 7 und 8 in der strichliert eingezeichneten Stellung. Er schließt den Ringbus, während die Bypass­ leitungen 2' und 3' geöffnet und damit unwirksam sind. Innerhalb dieses Ringbus­ ses findet in bekannter Weise ein Datenverkehr zwischen den einzelnen Teilneh­ mern statt. Dieser ist unidirektional. Eine der beiden möglichen Übertragungsrich­ tungen ist durch einen Pfeil gekennzeichnet.

Bei einem Defekt, angenommen im Kreissegment 2 wird der Umschalter 7 in seine andere Schaltstellung gebracht. Damit wird das Kreissegment 2 abgeschaltet, d. h. auch dann, wenn einer der darin befindlichen Teilnehmer sendet, gelangt diese Information nicht in das Kreissegment 3. Gleichzeitig wird die Bypassleitung 2' akti­ viert und damit ein Ringbus mit gegenüber dem ursprünglichen Ringbus geringerer Dimension erzeugt.

Dieser besteht aus der Bypassleitung 2', den Anschlußleitungen 5 und 6 sowie dem Kreissegment 3. Dieser Zustand wird solange beibehalten, wie die Störung im Kreissegment 2 vorliegt. Mit Hilfe einer Überwachungseinrichtung (nicht darge­ stellt), die am Ende des Kreissegments 2, d. h. an der Verbindungsstelle zum Um­ schalter 7 sitzt wird festgestellt, ob der Fehler im Kreissegment 2 noch vorhanden ist. Wird die Störung behoben, so wird der Umschalter 7 wieder in die strichliert eingezeichnete Lage gebracht und der Ringbus in der ursprünglichen Konfiguration wiederhergestellt.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet. Ergänzend ist im zentralen Element 4 ein weiterer Busteil­ nehmer 9 vorgesehen, der eine Vielzahl von Funktionen erfüllt. Er dient dazu, das Busmanagement innerhalb der Kreissegmente 2 und 3 und damit innerhalb des gesamten Ringbusses durchzuführen. Gleichzeitig erkennt er Störungen in einem der Kreissegmente und veranlaßt den jeweils zugeordneten Schalter 7 bzw. 8 ge­ gebenenfalls dazu, in die andere Schaltstellung überzugehen und das defekte Kreissegment zu bypassen.

Sollte der Defekt wieder behoben sein, so wird dies durch den Teilnehmer 9 er­ kannt. Hierzu speist er beispielsweise in den intakten Restbus, hier bestehend aus dem zentralen Element 4 und dem Kreissegment 3, sowie damit auch in den An­ fang des defekten Kreissegments 2 spezielle Telegramme ein, die jeder Teilneh­ mer weiterzureichen hat. Der Datenverkehr am Ende des Kreissegments wird nunmehr ebenfalls durch den Teilnehmer 9 überwacht. Er besitzt hierzu einen An­ schluß an diesem Ende (nicht dargestellt) bzw. bringt hierzu den Umschalter 7 kurzzeitig wieder in die strichliert gezeigte Ausgangslage.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ist der Ringbus nunmehr aus drei Kreisseg­ menten 11, 12 und 13 gebildet. Auch hier sind jeweils drei Schalter S1, S2 und S3 vorgesehen, die den Kreissegmenten zugeordnet sind und die in der anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise arbeiten. Bei einem Defekt in einem der Kreissegmen­ te wird dieses gebypasst und der Datenverkehr in den beiden verbleibenden Krei­ ssegmenten unter Einbeziehung der innerhalb des zentralen Elements vorgesehe­ nen Leitungen 14, 11', 12' und 13' durchgeführt.

In der Zeichnung dargestellt sind dabei nicht mit Bezugszeichen versehene An­ schlußleitungen jedes der Kreissegmente 11 bis 13, die zu dem jeweils benachbar­ ten Kreissegment führen. Dabei ist eine der Anschlußleitungen durch den jedem Kreissegment zugeordneten Umschalter auftrennbar, während die andere An­ schlußleitung am benachbarten Kreissegment ständig angeschlossen ist.

Claims (7)

1. Verfahren zum Betrieb eines Ringbusses mit mehreren Teilnehmern, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbus in einzelne Kreissegmente aufgeteilt wird, in denen mindestens jeweils ein Teilnehmer sitzt, daß jedes Kreissegment zu den benachbarten Kreissegmenten führende Anschlußleitungen aufweist und daß im Fehlerfall das die Fehlerquelle enthaltende Kreissegment gebypasst wird, während gleichzeitig mindestens eine der Anschlußleitungen dieses Kreisseg­ ments geöffnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gebypasste Kreissegment überwacht wird und der Bypaß wieder aufgehoben wird, wenn der Fehler nicht mehr besteht.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Betriebsverfahrens für einen Ringbus mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Kreissegment eine Bypassleitung mit einem Schließ-Schalter vorgesehen ist, der mit einem Öffner-Schalter im zugehörigen Kreissegment synchronisiert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffner- und der Schließschalter durch einen Umschalter an einer Verbindungsstelle zwi­ schen dem Kreissegment und der Bypassleitung verwirklicht sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitungen mehrerer Kreissegmente einen gemeinsamen Kreis bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gemein­ same Kreis einen weiteren Busteilnehmer enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Busteilnehmer der Busmaster ist.