DE19934514C1 - Verfahren zum Konfigurieren eines an einen Feldbus angeschlossenen Busteilnehmers - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Konfigurieren eines an einen Feldbus (10) angeschlossenen Busteilnehmers (16, 18, 19), bei dem dem Busteilnehmer (18) eine logische Adresse (44) zugeordnet wird. Erfindungsgemäß weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: Übermitteln der logischen Adresse (44) von einer Adreßvergabeeinheit (28) an den Busteilnehmer (18), Übermitteln einer physikalischen Adresse (42) von der Adreßvergabeeinheit (28) an den Busteilnehmer (18), wobei die physikalische Adresse (42) mit einer angenommenen physikalischen Position des Busteilnehmers (18) bezogen auf den Feldbus (10) korrespondiert, Verifizieren der dem Busteilnehmer (18) übermittelten physikalischen Adresse (42) anhand einer tatsächlichen physikalischen Position des Busteilnehmers (18) bezogen auf den Feldbus (10) und Abspeichern der übermittelten logischen Adresse (44) in einem Speicher des Busteilnehmers (18) in Abhängigkeit von der Verifikation der physikalischen Adresse (42). Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch einen Busteilnehmer (18), bei dem das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konfigu­ rieren eines an einen Feldbus angeschlossenen Busteilnehmers, bei dem dem Busteilnehmer eine logische Adresse zugeordnet wird.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Busteilnehmer zum Anschluß an einen Feldbus.

Ein Feldbus ist ein Kommunikationssystem, das insbesondere in der industriellen Automatisierungstechnik verwendet wird, um räumlich verteilte Sensoren und Aktoren mit übergeordneten Steuerungen und Rechnern zu verbinden. Charakteristisch an ei­ nem Feldbus ist dabei, daß die einzelnen an den Feldbus ange­ schlossenen Einheiten über eine Sammelleitung miteinander ver­ bunden sind, die es zumindest grundsätzlich erlaubt, daß belie­ bige Einheiten über den Feldbus miteinander kommunizieren kön­ nen, ohne individuell miteinander verkabelt zu sein. Die an den Feldbus angeschlossenen Einheiten werden nachfolgend ganz all­ gemein als Busteilnehmer bezeichnet.

Die eigentliche Datenübertragung erfolgt bei einem Feldbus an­ hand von festgelegten Regeln, den sogenannten Protokollen. Be­ züglich dieser Protokolle lassen sich zwei grundsätzliche Arten von Feldbussen unterscheiden, nämlich einerseits Feldbusse mit einem sogenannten nachrichtenorientierten Übertragungsverfahren und andererseits Feldbusse mit einem sogenannten E/A-orientier­ ten Übertragungsverfahren. Bei dem erstgenannten Übertragungs­ verfahren ist jedem Busteilnehmer eine individuelle Adresse zu­ geordnet. Zur Datenübertragung von einem Busteilnehmer zu einem anderen ergänzt der sendende Busteilnehmer das Datentelegramm mit der zu übertragenden Nachricht dem gewählten Protokoll ent­ sprechend mit der Adresse des empfangenden Busteilnehmers. An­ schließend wird das mit der Adresse versehene Datentelegramm über die Sammelleitung verschickt und der empfangende Busteil­ nehmer kann anhand der ihm zugeordneten Adresse erkennen, daß die Nachricht für ihn bestimmt ist. Es versteht sich, daß bei diesen nachrichtenorientierten Übertragungsverfahren jeder Bu­ steilnehmer die ihm zugeordnete Adresse kennen muß. Die Zuord­ nung der Adresse an die Busteilnehmer erfolgt dabei üblicher­ weise mit Hilfe von Kodierschaltern, die jeder Busteilnehmer besitzen muß und an denen die dem Busteilnehmer zugeordnete Adresse eingestellt wird. Ein Beispiel für einen Feldbus mit einem nachrichtenorientierten Übertragungsverfahren ist der so­ genannte CAN-Bus.

Im Unterschied dazu ist es bei einem E/A-orientierten Übertra­ gungsverfahren an sich nicht notwendig, den einzelnen Busteil­ nehmern eine individuelle Adresse zuzuordnen. Die Kommunikation zwischen den Busteilnehmern erfolgt hier vielmehr dadurch, daß allein ein übergeordneter Busteilnehmer, der sogenannte Busma­ ster, in der Lage ist, einen Datenverkehr zu initiieren. Dem Busmaster ist die Struktur des Busses, insbesondere die Reihen­ folge der an den Bus angeschlossenen Busteilnehmer genau be­ kannt. Der Busmaster versendet einen genau spezifizierten Da­ tenrahmen, der so viele Datenfelder aufweist, wie Busteilnehmer an den Feldbus angeschlossen sind. Die Datenfelder des Daten­ rahmens werden umlaufend von einem Busteilnehmer zum nächsten und letztendlich wieder zurück zum Busmaster weitergegeben wird. Sobald der Busmaster erkennt, daß das Startwort des von ihm initiierten Datenrahmens einmal vollständig in der Ringstruktur der Busteilnehmer umgelaufen ist, erzeugt er ein Signal, das sämtlichen Busteilnehmern die im Zeitpunkt des Si­ gnals bei ihnen befindliche Nachricht zuordnet. Die Verteilung der zu versendenden Daten an die einzelnen Busteilnehmer er­ folgt hierbei also allein dadurch, daß der Busmaster aufgrund der ihm bekannten Busstruktur die Datenfelder des von ihm mi­ tiierten Datenrahmens geeignet "befüllt". Ein Beispiel für ei­ nen Feldbus mit einem derartigen Übertragungsverfahren ist der sogenannte Interbus.

Eine ausführlichere Beschreibung des Interbus findet sich bei­ spielsweise in dem Buch "Interbus - Grundlagen und Praxis" von Baginski et. al., erschienen im Hüthig-Verlag, 1998. In diesem Buch wird die Tatsache, daß beim Interbus keine individuellen Adressen benötigt werden als besonders vorteilhaft herausge­ stellt, da infolge dessen auch die Notwendigkeit entfällt, die einzelnen Busteilnehmer mit Kodierschaltern oder ähnlichem aus­ zurüsten.

Bei sicherheitskritischen Prozessen, wie etwa der Überwachung eines Notaus-Schalters einer hydraulischen Presse, wurden in der Vergangenheit bisher keine Feldbus-Systeme eingesetzt, da hier aufgrund ihrer offen zugänglichen Struktur eine im Ideal­ fall 100%-ige Fehlersicherheit nicht gewährleistet werden konn­ te. Erst in jüngster Zeit wurde versucht, durch zusätzliche Si­ cherheitsmaßnahmen wie insbesondere zusätzliche, der Fehlersi­ cherheit dienende Protokolle, Feldbus-Systeme auch für sicher­ heitskritische Anwendungen einzusetzen. Im Rahmen dieser Si­ cherheitsprotokolle werden auch bei einem Interbus zumindest den Busteilnehmern, die an sicherheitkritischen Prozessen be­ teiligt sind, Adressen zugeordnet, mit deren Hilfe der Busteil­ nehmer überprüfen kann, ob eine ihm übermittelte Nachricht tat­ sächlich für ihn bestimmt ist. Fehler könnten sich beispiels­ weise dann ergeben, wenn in der Reihenfolge oder in der Art der am Interbus aktiv angeschlossenen Busteilnehmer eine Änderung erfolgt, die dem Busmaster nicht schnell genug bekannt wird. Dies kann beispielsweise durch ein Versehen beim Austausch ei­ nes Busteilnehmers passieren.

Zur Realisierung eines fehlersicheren Interbusses ist es daher notwendig, zumindest den fehlersicheren Busteilnehmern auf feh­ lersichere Art und Weise Adressen zuzuordnen. Hierzu werden die Busteilnehmer bisher mit einem Kodierschalter versehen, durch dessen geeignete Einstellung dem Busteilnehmer die individuelle Adresse zugeordnet wird. Diese Adresse wird nachfolgend als lo­ gische Adresse bezeichnet, da sie grundsätzlich von der physi­ kalischen Struktur des Feldbusses, d. h. insbesondere der Rei­ henfolge der angeschlossenen Busteilnehmer, unabhängig sein kann.

Die Verwendung von Kodierschaltern zum Zuordnen von logischen Adressen besitzt jedoch Nachteile. Ein Nachteil ist, daß Ko­ dierschalter grundsätzlich in irgendeiner Form mechanisch ein­ stellbare Elemente benötigen. Mechanische Komponenten sind je­ doch vergleichsweise aufwendig in der Fertigung und somit bei einer Massenfertigung im Vergleich zu rein elektronischen Kom­ ponenten teuer. Hinzu kommt, daß mechanische Komponenten grund­ sätzlich einem Verschleiß unterliegen, der es vor allem bei si­ cherheitkritischen Anwendungen verhindert, einfachste Komponen­ ten zu verwenden. Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Ko­ dierschaltern ist, daß diese jeweils im Bereich des einzelnen Busteilnehmers angeordnet sein müssen. Bei komplexen Prozeß­ steuerungen im industriellen Bereich können die einzelnen an den Feldbus angeschlossenen Busteilnehmer jedoch bis zu mehre­ ren hundert Metern auseinander liegen. Da bei der Verwendung von Kodierschaltern in diesem Fall die Zuordnung der logischen Adresse am Ort des Busteilnehmers erfolgt, sind unter Umständen große Laufwege erforderlich, die das Einrichten und Konfigurie­ ren aufwendig und umständlich machen. Schließlich ist es bei dezentralen Konfigurationsmaßnahmen in solchen Ausdehnungen leicht möglich, den Überblick zu verlieren, was insbesondere beim Austausch eines defekten Busteilnehmers zu Fehlern bei der Adresszuordnung führen kann.

Aus der EP 0 325 080 B1, die der DE 38 89 214 T2 entspricht, ist ein Verfahren bekannt, mit dem einem an einen seriellen Bus angeschlossenen Busteilnehmer eine logische Adresse zugeordnet werden kann. Die logische Adresse wird dem Busteilnehmer mit Hilfe eines über den Bus übertragenen Datentelegramms mitge­ teilt. Der Busteilnehmer speichert die empfangene logische Adresse anschließend in einem internen Speicher zur weiteren Verwendung. Darüber hinaus besitzt jeder dieser Busteilnehmer auch eine physikalische Adresse, die bei Bedarf durch die logi­ sche Adresse ersetzt werden kann. Das bekannte Verfahren bein­ haltet jedoch keine Maßnahmen, um einen Fehler bei der Vergabe der logischen Adresse sicher auszuschließen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem einem Busteilneh­ mer auf fehlersichere Art und Weise eine logische Adresse zuge­ ordnet werden kann, ohne daß mechanisch betätigbare Kodier­ schalter erforderlich sind. Es ist darüber hinaus Aufgabe der Erfindung, einen Busteilnehmer der eingangs genannten Art anzu­ geben, der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens konfigu­ rierbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das folgende Schritte aufweist:

• - Übermitteln der logischen Adresse von einer Adreßvergabe­ einheit an den Busteilnehmer,
• - Übermitteln einer physikalischen Adresse von der Adreßver­ gabeeinheit an den Busteilnehmer, wobei die physikalische Adresse mit einer angenommenen physikalischen Position des Busteilnehmers bezogen auf den Feldbus korrespondiert,
• - Verifizieren der dem Busteilnehmer übermittelten physika­ lischen Adresse anhand einer tatsächlichen physikalischen Position des Busteilnehmers bezogen auf den Feldbus, und
• - Abspeichern der übermittelten logischen Adresse in einem Speicher des Busteilnehmers in Abhängigkeit von der Veri­ fikation der physikalischen Adresse.

Die Aufgabe wird des weiteren durch einen Busteilnehmer der eingangs genannten Art gelöst, mit ersten Mitteln zum Aufnehmen und Auswerten eines Bustelegramms sowie mit einem Speicher zum Speichern einer dem Busteilnehmer zugeordneten logischen Adres­ se, ferner mit zweiten Mitteln zum Verifizieren einer ihm über­ mittelten physikalischen Adresse, wobei die genannten zweiten Mittel auf den Speicher zum Speichern der logischen Adresse einwirken.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die logische Adresse dem Busteilnehmer als Datenwert übermittelt. Dies kann über ei­ ne extra zu diesem Zweck an den Busteilnehmer angeschlossene Kommunikationsverbindung geschehen. Es ist jedoch auch möglich, wie nachfolgend noch näher ausgeführt wird, dem Busteilnehmer die logische Adresse als Datenwert über den Feldbus selbst zu senden. In jedem Fall entfällt dabei die Notwendigkeit, mecha­ nisch verstellbare Kodierschalter zu verwenden. Die logische Adresse kann vielmehr auf einfache und an sich bekannte Weise über eine Software in der Adreßvergabeeinheit definiert werden. Die Adreßvergabeeinheit beinhaltet im einfachsten Fall einen handelsüblicher Computer, mit dem über eine geeignete Software auf den Busteilnehmer zugegriffen werden kann. Für den Interbus ist eine solche Software beispielsweise das sogenannte CMD-Tool (Configuration Management Diagnosis) der Firma Phoenix Contakt GmbH & Co. in Blomberg, Deutschland. Die Adreßvergabeeinheit im Sinne der vorliegenden Erfindung kann jedoch zusätzlich zu dem handelsüblichen Computer auch eine Adaptereinheit beinhalten, mit der die vom Computer definierte logische Adresse in ein über den Feldbus übertragbares Datenwort umgesetzt wird. Beim Interbus wird das CMD-Tool beispielsweise über eine V.24- Schnittstelle an den Busmaster angeschlossen, so daß in diesem Fall die Adreßvergabeeinheit neben dem genannten Computer auch den Busmaster und eventuell eine mit diesem verbundene Steuer­ einheit beinhaltet. Bei einer direkten Ankopplung beispielswei­ se eines handelsüblichen Computers an einem Bus­ teilnehmer ist der Busmaster jedoch in die Adreßvergabeeinheit nicht unbedingt einbezogen.

Aufgrund der Tatsache, daß zusätzlich zu der logischen Adresse auch eine physikalische Adresse an den Busteilnehmer übermit­ telt wird, die der tatsächlichen physikalischen Position des Busteilnehmers bezogen auf den Feldbus entspricht (z. B. die Po­ sition "2" im Feldbus), ist eine fehlerhafte Zuordnung der lo­ gischen Adresse an einem falschen Busteilnehmer (der z. B. die Position "3" innehat) ausgeschlossen. Hierdurch wird die Feh­ lersicherheit für sicherheitskritische Prozesse erreicht.

Das Abspeichern der übermittelten logischen Adresse in Abhän­ gigkeit von der Verifikation der physikalischen Adresse kann beispielsweise in einem sogenannten EEPROM erfolgen, worunter ein elektronisch beschreibbarer Permanentspeicher zu verstehen ist. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren weist der erfindungsgemäße Busteilnehmer somit einen solchen Speicher auf, der in Abhängigkeit eines Verifikationsergebnisses be­ schreibbar ist.

Die genannten Maßnahmen besitzen den Vorteil, daß auf die Ver­ wendung mechanischer Kodierschalter verzichtet werden kann. Hierdurch entfallen die eingangs beschriebenen, damit verbunde­ nen Nachteile. Der erfindungsgemäße Busteilnehmer kann daher kostengünstiger hergestellt werden, ohne Einbußen bezüglich der Fehlersicherheit hinzunehmen.

Die genannte Aufgabe ist somit vollständig gelöst.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens werden die logische und die physikalische Adresse dem Busteilnehmer über den Feldbus übermittelt.

Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß die Konfiguration des Busteilnehmers von einer zentralen Stelle aus vorgenommen wer­ den kann, auch wenn der entsprechende Busteilnehmer räumlich weit von der zentralen Stelle entfernt angeordnet ist, was ins­ besondere bei Feldbussen im industriellen Bereich häufig der Fall ist. Aufgrund der genannten Maßnahme wird daher die Konfi­ guration des Busteilnehmers wesentlich erleichtert. Hinzu kommt, daß für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens keine zusätzliche Verkabelung des Busteilnehmers benötigt wird. Auch dies trägt zur Vereinfachung der Konfiguration bei. Die Übertragung der beiden genannten Adressen über den Feldbus kann im Rahmen eines speziellen Konfigurationsmodus grundsätz­ lich sowohl bei nachrichtenorientierten wie auch bei E/A- orientierten Bussystemen erfolgen. Sie ist jedoch bei den letztgenannten Bussystemen besonders einfach realisierbar, da diese zur Übertragung von Daten keine bereits definierten Adressen benötigen. Insofern ist die genannte Maßnahme beson­ ders vorteilhaft bei Bussen mit E/A-orientierten Übertragungs­ verfahren.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens werden die logische Adresse und die physika­ lische Adresse dem Busteilnehmer in einem gemeinsamen Datente­ legramm übermittelt.

Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß aufgrund der annähernd gleichzeitigen Übertragung die Fehlersicherheit nochmals erhöht ist. Bei Verwendung an sich bekannter Prüfverfahren zur Über­ prüfung eines Datentelegramms ist hierdurch ausgeschlossen, daß eine verfälschte logische Adresse dem Busteilnehmer in Kombina­ tion mit einer korrekten physikalischen Adresse übertragen wird, ohne daß der Busteilnehmer dieses feststellen kann. Des weiteren ist hierdurch ausgeschlossen, daß zwischen der Über­ tragung der logischen Adresse und der Übertragung der physika­ lischen Adresse Veränderungen am Bussystem vorgenommen werden, die sich wiederum in einer falschen Zuordnung von Adressen aus­ wirken können.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens bestimmt der Busteilnehmer seine tatsächli­ che physikalische Position bezogen auf den Feldbus mittels ei­ ner Positionsermittlungseinheit aktuell. Ein entsprechender Bu­ steilnehmer ist dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mit­ tel eine Positionsermittlungseinheit zum Bestimmen einer tat­ sächlichen physikalischen Position des Busteilnehmers bezogen auf den Feldbus beinhalten.

Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß durch eine aktuelle Be­ stimmung der physikalischen Position des Busteilnehmers die Fehlersicherheit bei der Zuordnung einer Adresse nochmals ver­ bessert ist. Alternativ hierzu wäre es beispielsweise möglich, dem Busteilnehmer die für ihn vorgesehene physikalische Positi­ on bezogen auf den Feldbus auf einem anderen Weg mitzuteilen. Eine aktuelle Bestimmung mittels einer Positionsermittlungsein­ heit gewährleistet jedoch, daß auch ungewollte Veränderungen in der Struktur des Feldbusses festgestellt werden, so daß Fehler bei der Zuordnung der Adressen zweifelsfrei erkannt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahmen weist der Feldbus einen umlaufenden Telegrammverkehr auf und der Busteilnehmer bestimmt seine tatsächliche physikalische Po­ sition durch Mitzählen von zyklischen Ereignissen des umlaufen­ den Telegrammverkehrs. Dementsprechend beinhaltet die Posi­ tionsermittlungseinheit des Busteilnehmers in dieser Ausgestal­ tung einen Zähler zum Mitzählen von zyklischen Ereignissen des umlaufenden Telegrammverkehrs.

Die genannte Maßnahme besitzt den Vorteil, daß die Bestimmung der tatsächlichen physikalischen Position auf diese Weise sehr einfach und trotzdem zuverlässig möglich ist. Grund hierfür ist, daß bei einem umlaufenden Telegrammverkehr die einzelnen Datenpakete der Reihe nach von einem Busteilnehmer zum nächsten weitergereicht werden. Dies hat zur Folge, daß in diesem Fall die Wartezeit, die vergeht, bis ein Busteilnehmer das Startwort des Telegrammverkehrs erhält, seiner Position in der Reihenfol­ ge der Busteilnehmer entspricht. Die Wartezeit läßt sich tech­ nisch sehr einfach durch das Mitzählen der zyklischen Ereignis­ se bestimmen. Als zyklische Ereignisse kommen hier insbesondere Taktimpulse in Frage, mit denen der Datenverkehr auf dem Feld­ bus synchronisiert wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnahme ist der Feldbus ein Interbus und der Busteilnehmer zählt zykli­ sche Ereignisse während eines sogenannten ID-Zyklus des Inter­ busses solange, bis ein Startwort des umlaufenden Telegrammver­ kehrs ihn erreicht.

Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß der sogenannte ID- Zyklus bei einem Interbus exakt definiert ist und zudem von je­ dem Busteilnehmer jederzeit durch eine Fehlermeldung initiiert werden kann. Die genannte Maßnahme ist somit bei einem Interbus besonders vorteilhaft, da die Bestimmung der tatsäch­ lichen Position des Busteilnehmers mit Ausnahme eines Zählers im Busteilnehmer keine aufwendigen Hardware- oder Softwaremaß­ nahmen benötigt. Darüber hinaus bewegt sich die genannte Maß­ nahme vollständig im Rahmen der für den Interbus zugelassenen Spezifikationen, so daß auch einzelnen, ausgewählten Busteil­ nehmern aufgrund der Erfindung eine Adresse zugeordnet werden kann, ohne den Ablauf des gesamten Busverkehrs zu stören und ohne in die grundlegenden Spezifikationen des Interbusses ein­ zugreifen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der zuvor genann­ ten Maßnahmen verwendet der Busteilnehmer zur Positionsbestim­ mung einen ID-Zyklus, der von einem anderen Busteilnehmer, ins­ besondere einem Busmaster, eingeleitet wird.

Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß der Busteilnehmer seine tatsächliche physikalische Position bestimmen kann, ohne selbst das Geschehen am Interbus zu beeinflussen. Die Verifikation kann daher durchgeführt werden, ohne daß die übrigen an den Bus angeschlossenen Teilnehmer beeinflußt werden. Besonders vor­ teilhaft ist es, wenn der Busteilnehmer seine Position während jedes auftretenden ID-Zyklus bestimmt, da auf diese Weise Ver­ änderungen am Bus schnell bemerkt werden können. Standardmäßig findet ein ID-Zyklus zumindest nach dem Inbetriebnehmen des Busses statt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verwendet der Busteilnehmer zur Positionsbestimmung einen ID-Zyklus, den er nach Erhalt der physikalischen Adresse selbst auslöst.

Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß der Busteilnehmer die erhaltene physikalische Adresse unmittelbar nach dem Empfang verifizieren kann, wodurch Fehler aufgrund einer zwischenzeit­ lichen Veränderung der Busstruktur vermieden sind. Die genannte Maßnahme besitzt somit den Vorteil, daß die Fehlersicherheit nochmals verbessert ist.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens wird als logische Adresse die physikalische Adresse ge­ wählt.

Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß zur Ausführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens nur ein einzelner Datenwert übertra­ gen werden muß, den der Busteilnehmer anhand seiner tatsächli­ chen physikalischen Position verifizieren kann und den er an­ schließend als logische Adresse verwenden kann. Die Datenbreite des Busteilnehmers kann dementsprechend klein gewählt sein.

In einer alternativen Ausgestaltung der zuvor genannten Maßnah­ me wird die logische Adresse unabhängig von der physikalischen Adresse gewählt.

Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß die logische Adresse nach frei definierbaren Kriterien gewählt werden kann, so daß insgesamt eine sehr viel größere Variationsbreite zur Verfügung steht. Des weiteren entfällt aufgrund der genannten Maßnahme die Notwendigkeit, Adressen innerhalb des Feldbussystems neu zu vergeben, wenn neue Busteilnehmer an den Feldbus angeschlossen werden oder von diesem getrennt werden.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachste­ hend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils an­ gegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere ist die Er­ findung nicht auf eine Anwendung bei E/A-orientierten Feld­ bussen beschränkt, sondern kann bei allen Busteilnehmern ver­ wendet werden, denen eine Adresse zugeordnet werden soll.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Feldbussystem, bei dem das erfindungsgemäße Ver­ fahren zum Konfigurieren eines Busteilnehmers durch­ geführt wird und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsge­ mäßen Busteilnehmers am Beispiel des Interbusses.

In Fig. 1 ist ein Feldbus mit daran angeschlossenen Busteilneh­ mern in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Der Feldbus 10 ist hier ein Interbus.

An den Interbus 10 sind beispielhaft eine Steuereinheit 12 mit einem Busmaster-Baustein 14 sowie drei Busteilnehmer 16, 18 und 19 angeschlossen. Die Steuereinheit 12 beinhaltet zudem hier nicht näher dargestellte Mittel, mit denen sie Prozesse überwa­ chen und steuern kann. Hierzu erhält die Steuereinheit 12 Daten von den Busteilnehmern 16, 18, 19, die ihrerseits mit hier nicht dargestellten Sensoren und Aktoren verbunden sind. Ein derartiges System ist an sich bekannt und deshalb hier nicht ausführlicher dargestellt.

Alternativ zu diesem Ausführungsbeispiel kann der Busmaster- Baustein 14 jedoch auch getrennt von der fehlersicheren Steuer­ einheit 12 an den Interbus 10 angeschlossen sein.

Der Busmaster-Baustein 14 ist im vorliegenden Fall ein soge­ nannter USC/4, der im Bereich von Interbus-Anwendungen weite Verbreitung gefunden hat. Der Busmaster-Baustein 14 ist über eine hinlaufende Datenleitung 20 und eine rücklaufende Daten­ leitung 22 ringförmig mit den Busteilnehmern 16, 18, 19 verbun­ den. Dabei werden die Daten auf den Datenleitungen 22, 22 je­ weils von einem Busteilnehmer zum nächsten weitergegeben.

Es ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel angenommen, daß die Steuereinheit 12 unter anderem auch zur Steuerung von sicher­ heitskritischen Prozessen dient, wie beispielsweise der Überwa­ chung eines Notaus-Schalters. Ein Überwachungssignal des Not­ aus-Schalters (hier nicht dargestellt) ist dementsprechend dem Busteilnehmer 18 zugeführt. Da es sich bei diesem Prozeß um ei­ nen sicherheitkritischen Prozeß handelt, sind sowohl die Steu­ ereinheit 12 als auch der Busteilnehmer 18 mit sicherheitsbezo­ genen Einrichtungen 24, 26 versehen, mit denen es möglich ist, unter Verwendung des an sich nicht-fehlersicheren Interbusses eine fehlersichere Datenkommunikation zu ermöglichen. Derartige sicherheitsbezogene Einrichtungen 24, 26 sind bei der Überwa­ chung und Steuerung von sicherheitskritischen Prozessen bekannt und beinhalten beispielsweise diversitäre, redundante Systeme, die sich gegenseitig bei der Verarbeitung von Daten überprüfen.

Mit der Bezugsziffer 28 ist ein handelsüblicher Personal Compu­ ter bezeichnet, der über eine Datenleitung 30 mit der Steuer­ einheit 12 verbunden ist. Die Verbindung ist hier über eine handelsübliche V.24-Schnittstelle realisiert. Mit dem Computer 28 wird über eine bekannte Interbus-Verwaltungssoftware (beispielsweise CMD-Tool der Firma Phoenix) ein Datentelegramm 32 erzeugt, dessen Inhalt bei der Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens hier im wesentlichen die Anweisung beinhal­ tet, dem Busteilnehmer mit der physikalischen Adresse "2" die logische Adresse "xy" zuzuordnen. Die physikalische Adresse "2" korrespondiert dabei mit der Position des angesprochenen Bu­ steilnehmers innerhalb der Ringstruktur des Interbusses 10. Im vorliegenden Fall ist dies der Busteilnehmer 18, was sich er­ gibt, wenn man die am Interbus 10 angeschlossenen Einheiten be­ ginnend bei der Steuereinheit 12 von null an durchzählt.

Mit der Bezugsziffer 34 ist ein Datentelegramm bezeichnet, das vom Busmaster-Baustein 14 in Richtung des Pfeils 36 über die Datenleitung 20 an den Busteilnehmer 16 übermittelt wird. Das Datentelegramm 34 ist Bestandteil eines vom Busmaster-Baustein 14 erzeugten Datenrahmens, der sämtliche zu einem Zeitpunkt im Interbus 10 umlaufenden Datentelegramme beinhaltet.

Mit der Bezugsziffer 38 ist ein weiteres Datentelegramm be­ zeichnet, das in Richtung des Pfeils 40 vom Busteilnehmer 16 zum Busteilnehmer 18 übertragen wird. Das Datentelegramm 38 transportiert dabei eine physikalische Adresse 42 sowie eine logische Adresse 44, die dem erfindungsgemäßen Verfahren ent­ sprechend von dem Computer 28 über die sicherheitsbezogene Ein­ richtung 24 zum Busteilnehmer 18 übertragen werden.

Der im Interbus 10 umlaufende Datenrahmen beinhaltet des weite­ ren Datentelegramme 46, die in Richtung der Pfeile 40, 48 im Interbus 10 umlaufend übertragen werden. Ein weiteres zu dem genannten Datenrahmen gehörendes Datentelegramm ist mit der Be­ zugsziffer 50 bezeichnet. Das Datentelegramm 50 beinhaltet ein für den Interbus fest definiertes Startwort, das üblicherweise als "Loop Back Word" (LBW) bezeichnet wird. Das Datentelegramm 50 wird in der in Fig. 1 dargestellten Situation in Richtung des Pfeils 52 vom Busteilnehmer 16 zurück zum Busmaster- Baustein 14 übertragen.

Bekanntermaßen erzeugt der Busmaster-Baustein 14 ein Signal, sobald er das ursprünglich von ihm generierte Datentelegramm 50 mit dem Startwort zurückerhält. Dies ist für ihn das Zeichen, daß der gesamte Datenrahmen einmal vollständig im Interbus 10 umgelaufen ist. Anhand des erzeugten Signals (hier nicht darge­ stellt) erkennen die am Interbus 10 angeschlossenen Busteilneh­ mer 16, 18, 19, daß das jeweils zuletzt empfangene Datentele­ gramm für sie bestimmt ist. Somit erhält der Busteilnehmer 18 in diesem Fall die Nachricht mit der physikalischen Adresse 42 und der logischen Adresse 44.

In Fig. 2 ist der Busteilnehmer 18 mit seinen erfindungswesent­ lichen Bestandteilen schematisch dargestellt.

Der Busteilnehmer 18 besitzt im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel einen an sich bekannten Protokollchip 60, der den eigent­ lichen Anschluß an den Interbus 10 realisiert. Der Protokoll­ chip 60 ist ein Standardbaustein, der zur Realisierung von Interbus-Anwendungen hinreichend bekannt ist. Er realisiert weitgehend selbstständig das zur Datenkommunikation erforderli­ che Protokoll gemäß den Spezifikationen für den Interbus und ist daher in an sich bekannter Weise mit den Datenleitungen 20, 22 verbunden. Der Protokollchip 60 besitzt im wesentlichen ein Schieberegister, durch das die einzelnen Datentelegramme solan­ ge hindurch geschoben werden, bis der Busmaster-Baustein 14 das Datentelegramm 50 mit dem Startwort zurückerhält. Die in diesem Moment im Schieberegister enthaltenen Daten sind aufgrund der Struktur des Interbusses 10 für den Busteilnehmer 18 vorgese­ hen.

Mit der Bezugsziffer 62 ist eine Positionsermittlungseinheit bezeichnet, mit deren Hilfe der Busteilnehmer 18 seine tatsäch­ liche physikalische Position bezogen auf den Interbus 10 ermit­ teln kann. Die Positionsermittlungseinheit 62 weist hierzu ei­ nen Zähler 64 auf, der über eine Logikeinheit 66 angesteuert wird. Die Logikeinheit 66 erhält ihrerseits Taktimpulse 68, die standardmäßig von dem Protokollchip 60 erzeugt werden und die zur Synchronisierung des Datenverkehrs im Interbus 10 verwendet werden. Des weiteren erhält die Logikeinheit 66 die Signale am Ausgang ToEx R1 des Protokollchips 60, um erkennen zu können, wann das Datentelegramm 50 mit dem Startwort LBW im Protokoll­ chip 60 angekommen ist.

Mit den Bezugsziffern 70, 72 und 74 sind Speicher bezeichnet, in denen die aktuell ermittelte physikalische Position des Bu­ steilnehmers 18, die empfangene logische Adresse 44 sowie die empfangene physikalische Adresse 42 abgelegt werden können.

Mit der Bezugsziffer 76 ist schließlich eine Vergleichseinheit bezeichnet, mit der der Busteilnehmer 18 die empfangene physi­ kalische Adresse 42 mit der aktuell bestimmten Position aus dem Speicher 70 vergleichen kann. Erfindungsgemäß wird die empfan­ gene logische Adresse 44 erst dann fest in dem Speicher 72 ab­ gespeichert, wenn die physikalische Adresse 42 im Speicher 74 und die aktuell ermittelte Position des Busteilnehmers 18 aus dem Speicher 70 übereinstimmen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Com­ puter 28 mit Hilfe der Verwaltungssoftware die logische Adresse 44 für den Busteilnehmer 18 ausgewählt. Als logische Adresse 44 kann dabei auch die physikalische Adresse 42 des Busteilnehmers 18 gewählt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die logische Adresse 44 jedoch unabhängig von der physikalischen Adresse 42 gewählt, was in Fig. 1 durch die Buchstabenkombina­ tion "xy" angedeutet ist. Die Zuordnung der logischen Adresse "xy" für den Busteilnehmer 18 wird sodann über die Datenleitung 30 an die Steuereinheit 12 übertragen. Der Busmaster-Baustein 14 bettet die logische Adresse 44 und die physikalische Adresse 42 in das Datentelegramm 38 ein und initiiert den umlaufenden Datenverkehr des Interbusses 10. Auf diese Weise werden die beiden Adressen 42, 44 zum Busteilnehmer 18 übertragen. Dieser verifiziert die physikalische Adresse 42 sodann gemäß dem nach­ folgenden Verfahren und speichert gegebenenfalls die logische Adresse 44 als die ihm zugeordnete Adresse ab.

Zur Ermittlung seiner tatsächlichen physikalischen Position er­ zwingt der Busteilnehmer 18 hier nach Erhalt des Datentele­ gramms 38 einen sogenannten ID-Zyklus, der einen exakt defi­ nierten Ablauf auslöst. Bei diesem Ablauf generiert der Busma­ ster-Baustein 14 einen Datenrahmen, bei dem für jeden bekannten Busteilnehmer 16, 18, 19 ein Datentelegramm mit einer Breite von 16 Bit vorgesehen ist. Der Datenrahmen beginnt dabei, wie üblich, mit dem Startwort LBW. Dem Übertragungsverfahren des Interbusses 10 entsprechend wird das Startwort LBW von einem Busteilnehmer 16, 18, 19 zum nächsten weitergereicht. Aufgrund der fest definierten Datenbreite von 16 Bit pro anschließendem Datentelegramm ist die Anzahl der Taktimpulse 68, die bis zu dem Zeitpunkt vergehen, an dem der Busteilnehmer 18 das Start­ wort LBW empfängt, ein Maß dafür, wie viele Busteilnehmer 16 zwischen dem Busmaster-Baustein 14 und dem Busteilnehmer 18 an den Interbus 10 angeschlossen sind. Die Logikeinheit 66 im Bus­ teilnehmer 18 zählt dabei nur diejenigen Taktimpulse 68, die zur Übermittlung der 16 Bit breiten Datentelegramme benötigt werden. Beim Empfang des Startwortes LBW im Busteilnehmer 18 genügt somit eine Division durch 16, um die Position des Bu­ steilnehmers 18 bezogen auf den Interbus 10 aktuell zu ermit­ teln. Diese Position wird sodann im Speicher 70 abgelegt und mit der empfangenen physikalischen Adresse 42 im Speicher 74 verglichen.

Alternativ oder ergänzend kann der Busteilnehmer 18 zur Bestim­ mung seiner tatsächlichen Position auch jeden anderen ID-Zyklus verwenden, der im Interbus ausgelöst wird. Beispielsweise lei­ tet insbesondere der Busmaster-Baustein 14 einen ID-Zyklus nach jeder Inbetriebnahme des Interbusses 10 ein. Ebenso werden ID- Zyklen durchgeführt, wenn ein anderer Busteilnehmer 16, 19 ei­ nen Fehler meldet.

Claims (13)

1. Verfahren zum Konfigurieren eines an einen Feldbus (10) angeschlossenen Busteilnehmers (18), bei dem dem Busteil­ nehmer (18) eine logische Adresse (44) zugeordnet wird, mit den Schritten:

• - Übermitteln der logischen Adresse (44) von einer Adreßvergabeeinheit (28) an den Busteilnehmer (18),
• - Übermitteln einer physikalischen Adresse (42) von der Adreßvergabeeinheit (28) an den Busteilnehmer (18), wobei die physikalische Adresse (42) mit einer angenommenen physikalischen Position des Busteilneh­ mers (18) bezogen auf den Feldbus (10) korrespon­ diert,
• - Verifizieren der dem Busteilnehmer (18) übermittel­ ten physikalischen Adresse (42) anhand einer tat­ sächlichen physikalischen Position des Busteilneh­ mers (18) bezogen auf den Feldbus (10) und
• - Abspeichern der übermittelten logischen Adresse (44) in einem Speicher (72) des Busteilnehmers (18) in Abhängigkeit von der Verifikation der physikalischen Adresse (42).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logische (42) und die physikalische Adresse (44) dem Bus­ teilnehmer (18) über den Feldbus (10) übermittelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Adresse (42) und die physikalische Adres­ se (44) dem Busteilnehmer (18) in einem gemeinsamen Daten­ telegramm (38) übermittelt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Busteilnehmer (18) seine tatsächli­ che physikalische Position bezogen auf den Feldbus (10) mittels einer Positionsermittlungseinheit (62) aktuell be­ stimmt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldbus (10) einen umlaufenden Telegrammverkehr (34, 38, 46) aufweist und daß der Busteilnehmer (18) seine tatsäch­ liche physikalische Position durch Mitzählen von zykli­ schen Ereignissen (68) des umlaufenden Telegrammverkehrs (34, 38, 46) bestimmt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldbus (10) ein Interbus ist und daß der Busteilnehmer (18) zyklische Ereignisse (68) während eines ID-Zyklus des Interbus solange zählt, bis ein Startwort (50) des umlau­ fenden Telegrammverkehrs (34, 38, 46) ihn erreicht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Busteilnehmer (18) zur Positionsbestimmung einen ID-Zyklus verwendet, der von einem anderen Busteilnehmer (14, 16, 19), insbesondere einem Busmaster (14), eingeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Busteilnehmer (18) zur Positionsbestimmung einen ID-Zyklus verwendet, den er nach Erhalt der physikalischen Adresse (42) selbst auslöst.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als logische Adresse (44) die physikali­ sche Adresse (42) gewählt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die logische Adresse (44) unabhängig von der physikalischen Adresse (42) gewählt wird.

11. Busteilnehmer zum Anschluß an einen Feldbus (10), mit ersten Mitteln (60) zum Aufnehmen und Auswerten eines Bus­ telegramms (34, 38, 46) sowie mit einem Speicher (72) zum Speichern einer dem Busteilnehmer (18) zugeordneten logi­ schen Adresse (44), ferner mit zweiten Mitteln (62, 64, 66) zum Verifizieren einer ihm übermittelten physikali­ schen Adresse (42), wobei die genannten zweiten Mittel (62, 64, 66) auf den Speicher (72) zum Speichern der logi­ schen Adresse (44) einwirken.

12. Busteilnehmer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten zweiten Mittel (62, 64, 66) eine Positi­ onsermittlungseinheit (62) zum Bestimmen einer tatsächli­ chen physikalischen Position des Busteilnehmers (18) bezo­ gen auf den Feldbus (10) beinhalten.

13. Busteilnehmer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsermittlungseinheit (62) einen Zähler (64) zum Mitzählen von zyklischen Ereignissen (68) eines umlau­ fenden Telegrammverkehrs (34, 38, 46) des Feldbusses (10) beinhaltet.