将另外的总线用户集成到总线系统中的方法以及总线系统与流程

本发明涉及一种用于将另外的总线用户集成到总线系统中的方法以及一种总线系统。

背景技术

文献de102005056294a1示出了一种用于为总线系统的总线用户分配地址的方法以及一种设备。

从文献ep1124351a2中，作为最新的现有技术，已知一种用于菊花链的结点的通信协议。

从文献de10215720a1中已知一种数据总线网络。

从文献ep0807887a2中已知一种用于在总线线路系统中由中心单元为多个外围模块定址的方法。

从文献de19647668a1中已知一种从站、主站、总线系统以及一种用于使总线系统运行的方法。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是，改进用于将另外的总线用户集成到总线系统中的方法以及总线系统，其中，应改善安全性。

根据本发明，该目的通过根据在权利要求1中给出的特征所述的用于将另外的总线用户集成到总线系统中的方法以及根据在权利要求6中给出的特征所述的总线系统实现。

在用于将另外的总线用户集成到具有主模块和串联地布置的总线用户的总线系统中的方法中，本发明的重要特征是，该方法具有时间上彼此相继的下列方法步骤：

其中，在第一方法步骤中，另外的总线用户将数据包发送给主模块，以在主模块中登录/登记，

其中，在第二方法步骤中，布置在所述另外的总线用户和主模块之间的总线用户停止数据包并且检查，总线系统是否已经获得了许可，

其中，在第三方法步骤中，当总线系统到此为止尚未获得许可时，所述总线用户将数据包继续传输给主模块，

或者其中，在特别是备选的第三方法步骤中，当总线系统已经获得许可时，所述总线用户储存数据包并且等待，直至总线系统的许可被撤销，并且在许可撤销了之后，将所储存的数据包继续传输给主模块。

在此优点是，可以以简单的方式事后将特别是需要较长时间来激活的另外的总线用户集成到总线系统中。

有利地，在生产模式中、即在颁发了许可之后，不再有总线用户被总线系统接纳。

有利地，借助于布置在主模块和另外的总线用户之间的总线用户阻止总线系统的接纳，从而减轻主模块的负担。由此改善了安全性。

有利地，另外的总线用户在总线系统重新起动时自动地被接纳到总线系统中。

在一种有利的设计方案中，为了总线系统的初始化，主模块要求总线用户在该主模块处登录，其中，在随后的方法步骤中，布置在主模块后面的第一总线用户在主模块处登录，其中，在随后的方法步骤中，第一总线用户等待一预设的时间段，看是否有布置在第一总线用户后面的第二总线用户在主模块处登录。在此优点是，总线用户减轻了主模块的负担。由此改善了安全性。

有利地，预设的时间段可与总线用户相匹配，使得等待的时间足够长，以便需要较长时间段来激活的总线用户同样安全登录。

在一种有利的设计方案中，如果在预设的时间段内第二总线用户未在主模块处登录，则第一总线用户封闭总线系统。在此优点是，总线系统借助于该方法自动地初始化。在此，总线系统识别出哪个是距离主模块最远的总线用户，并且该总线用户自动封闭总线系统。由此，减轻了总线系统运行者的负担，因为运行者不必在设施之内联接终端阻抗。由此，改善了安全性。

在一种有利的设计方案中，第二总线用户在预设的时间段内在主模块处登录，并且等待另一预设的时间段，看是否有布置在第二总线用户后面的第三总线用户在主模块处登录，如果在所述另一预设的时间段内第三总线用户未在主模块处登录，则第二总线用户封闭总线系统。在此优点是，总线系统借助于该方法自动地初始化。在此，总线系统识别出哪个是距离主模块最远的总线用户，并且该总线用户自动封闭总线系统。由此，减轻了总线系统运行者的负担，因为运行者不必在设施之内联接终端阻抗。由此，改善了安全性。

在一种有利的设计方案中，通过位于主模块上级的控制部为总线系统颁发和/或撤销许可。在此优点是，借助于该许可，总线系统在完成初始化之后在附加的方法步骤中获得外部许可。在许可之后总线系统才过渡到生产模式中，在该生产模式中，由主模块操控总线用户。

在一种有利的设计方案中，为了给总线用户分配地址，进行时间上彼此相继的下列方法步骤：

其中，在一方法步骤中，主模块为第一总线用户分配第一地址并且将该第一地址发送到第一总线用户处，特别是其中，第一地址为自然数n，特别是其中，第一地址为0或1，

其中，在随后的方法步骤中，第一总线用户将第一地址累加1并且将累加后的地址作为第二地址分配给第二总线用户，并且将该第二地址发送到第二总线用户处，特别是其中，第二地址为自然数(n+1)，

其中，在另一方法步骤中，第二总线用户以第二地址在主模块中登录。

在此优点是，自动地将地址分配给总线用户。由此，能安全且快速地进行总线系统的起动/调试。

有利地，在定址时，数据包经过非活跃的总线用户，从而总线系统的紧接着的下一个活跃的总线用户获得该地址，并且以该地址在主模块处登录。

在一种有利的设计方案中，在第四方法步骤中，第二总线用户将第二地址累加1，并且将累加后的地址作为第三地址分配给第三总线用户，并且将第三地址发送到第三总线用户处，特别是其中，第三地址为自然数(n+2)，其中，在第五方法步骤中，第三总线用户以第三地址在主模块处登录。在此优点是，可借助于该方法自动为每个总线用户、特别是每个活跃的总线用户定址。

在一种有利的设计方案中，在另一方法步骤中，为第m个总线用户分配地址m，并且第m个总线用户以地址m在主模块处登录，其中，m是自然数，特别是其中，m不等于n，特别是其中，m等于15，其中，第m个总线用户将地址m分配给布置在第m个总线用户后面的总线用户，并且将地址m发送到所述布置在后面的总线用户处，特别是其中，第m个总线用户不再累加该地址，其中，(m-1)是总线系统中最大可能的总线用户的数量。在此优点是，可限制总线用户的数量。由此防止数据包过长，并且改善了传输速度。有利地，自动地限制总线用户的数量。

在一种有利的设计方案中，当总线用户以地址m在主模块处登录时，主模块中断所述方法并且发送故障报告。在此优点是，当过多的总线用户登录时，总线系统自动地识别出这一点。有利地，故障报告被发送到上级的控制部处。有利地，主模块产生警告信号，特别是报警声音或报警信号灯。

在一种有利的设计方案中，为了紧急切断总线系统，进行时间上彼此相继的下列方法步骤：

其中，在第一方法步骤中，总线用户和/或主模块识别出故障状态，

其中，在第二方法步骤中，总线用户和/或主模块将紧急信号传输给所有总线用户和主模块，

其中，在第三方法步骤中，一旦另外的总线用户接收到紧急信号，立即将紧急信号继续传输给相邻的总线用户并且同时进行评估，

其中，在第四方法步骤中，另外的总线用户自身被切断。

在此优点是，可在短时间内切断总线系统的所有总线用户。有利地，不是先完全评估紧急信号，而是一旦识别了紧急信号，就同时将其传输给所有总线用户以及主模块。

在一种有利的设计方案中，紧急信号中断数据包。在此优点是，一旦识别了故障状态，立即将紧急信号发送到所有总线用户以及主模块处。有利地，不必等到完全传输了数据包。由此，实现了快速切断所有总线用户。改善了安全性。

在一种有利的设计方案中，不继续进行被中断的数据包的传输并且丢弃被中断的数据包。在此优点是，由于中断而出现在数据包中的错误对总线系统没有影响。由此，改善了安全性。

在一种有利的设计方案中，所有数据包具有相同的长度、特别是信号长度，其中，紧急信号的长度、特别是信号长度比数据包的长度短。在此优点是，可比数据包更快地传输紧急信号。由此，改善了安全性。

在一种有利的设计方案中，两个相继的数据包借助于发送间隔在时间上彼此间隔开，其中，紧急信号中断发送间隔。在此优点是，与数据线路的状态无关地，可立即发送紧急信号。有利地，可随时发送紧急信号，而与在紧急信号的发送时刻是刚好在传输数据包还是处于发送间隔无关。

有利地，紧急信号比发送间隔短。

在一种有利的设计方案中，总线系统具有两个数据线路，其中，总线用户和/或主模块同时借助两个数据线路发送紧急信号。在此优点是，与仅仅借助于一个数据线路在一个方向上发送紧急信号相比，当借助于两个数据线路在两个相反的方向上发送紧急信号时，紧急信号在通信环中更快速地到达所有总线用户。

在总线系统——另外的总线用户可借助于如之前描述的用于集成另外的总线用户的方法和/或根据针对用于集成另外的总线用户的方法的权利要求集成到该总线系统中——中，本发明的重要特征是，总线系统具有串联地布置的总线用户和主模块，其中，主模块和总线用户借助于至少一个数据线路相互连接。

在此优点是，可以以简单的方式事后将特别是需要较长时间来激活的另外的总线用户集成到总线系统中。

有利地，在生产模式中、即在颁发了许可之后，没有总线用户接纳在总线系统中。

有利地，借助于布置在主模块和另外的总线用户之间的总线用户阻止总线系统的接纳，从而减轻主模块的负担。由此改善了安全性。

有利地，另外的总线用户在总线系统重新起动后自动地被接纳到总线系统中。

在一种有利的设计方案中，总线系统至少具有第一数据线路和第二数据线路。在此优点是，可借助于第一数据线路将数据包从主模块发送到总线用户处，并且特别是同时，可借助于第二数据线路将相应的数据包从相应的总线用户发送到主模块处。由此，提高了数据传输的速度并改善了安全性。有利地，为了封闭总线系统，由最后的总线用户使第一数据线路与第二数据线路连接，特别是短接。即第一和第二数据线路形成通信环。

在一种有利的设计方案中，借助于第一数据线路可将数据包从主模块发送到总线用户处。在此优点是，第一数据线路和第二数据线路可并联布置。有利地，在此可借助于第一数据线路随时将数据包从主模块发送到总线用户处。由此，不会为了将相应的数据包从相应的总线用户发送到主模块处而中断从主模块到总线用户处的数据传输。

在一种有利的设计方案中，借助于第二数据线路可将相应的数据包从相应的总线用户发送到主模块处。在此优点是，第一和第二数据线路可并联布置。在此，有利地，可借助于第二数据线路随时将数据包从相应的总线用户发送到主模块处。由此，不会为了将数据包从主模块发送到相应的总线用户处而中断从总线用户到主模块处的数据传输。

在一种有利的设计方案中，相应的数据线路具有至少一个相应的数据缆线，其中，每个总线用户借助于相应的数据缆线与布置在其前面的或布置在其后面的总线用户或主模块相连接。在此优点是，可模块化地实施相应的数据线路。由此，另外的总线用户可以以简单的方式借助于另外的数据缆线与总线系统相连接。

在一种有利的设计方案中，每个数据缆线具有两个配合插接连接件，而每个总线用户具有用于借助于相应的数据缆线与相应的布置在前面的总线用户相连接的第一插接连接件，并且每个总线用户具有用于与相应的布置在后面的总线用户相连接的第二插接连接件。在此优点是，总线系统的总线用户可以以简单的方式可拆卸地相互连接。由此，另外的总线用户可以以简单的方式与总线系统相连接，或者总线用户可以以简单的方式与布置在其前面的总线用户和/或布置在其后面的总线用户分离。

在一种有利的设计方案中，第一数据线路的相应的数据缆线和第二数据线路的相应的数据缆线在两个彼此相邻的总线用户之间布置在线缆保护套中，特别是其中，线缆保护套在周向上包围、特别是包裹数据缆线。在此优点是，减小了布线成本。有利地，第一和第二数据线路与共同的插接连接件相连接，从而为了使总线用户与布置在其前面或后面的总线用户相连接，仅仅需将插接连接件插到所述总线用户上。有利地，插接连接可实施成反极性保护。

在一种有利的设计方案中，用于总线用户的供电线和/或接地线布置在线缆保护套中。在此优点是，减小了布线成本。有利地，数据缆线和供电线和/或接地线与共同的插接连接件相连接，从而为了使总线用户与在其前面或后面的总线用户相连接，仅需将插接连接件插到所述总线用户上。有利地，插接连接可实施成反极性保护。

在一种有利的设计方案中，每个总线用户都具有开关，其中，开关与相应的数据线路相连接，其中，开关被设置用于，断开沿着相应数据线路的数据传输。在此优点是，借助于开关使相应的总线用户被设置用于，停止不应到达主模块的数据包。由此，可借助于总线用户减轻主模块的负担。

在一种有利的设计方案中，每个总线用户都具有时间测量器件。在此优点是，相应的总线用户借助于其时间测量器件测量另外的总线用户应答数据包、特别是发送另外的数据包所占据的时间段。由此，可根据该时间断评估该另外的数据包，特别是可借助于开关阻断该另外的数据包。由此，可减轻主模块的负担。

在一种有利的设计方案中，每个总线用户都具有逻辑电路，特别是其中，可借助于逻辑电路评估主模块的数据包和/或总线用户的数据包。在此优点是，可借助于逻辑电路特别是根据数据包操控开关和/或时间测量器件。

有利地，相应的逻辑电路具有储存件，其中，借助于该储存件可储存数据包。由此，已经被总线用户停止了的数据包可被该总线用户的储存件储存，并且可在稍晚时刻发送到主模块和/或总线用户处。

有利地，逻辑电路被设置用于，评估总线系统的状态，特别是识别是否为总线系统颁发了许可。

在一种有利的设计方案中，每个总线用户都具有电子电路，其中，电子电路具有开关和/或时间测量器件和/或逻辑电路，特别是其中，开关和/或时间测量器件和/或逻辑电路集成到电子电路中。在此优点是，可紧凑且安全地实施电子电路。

从从属权利要求中得到其它优点。本发明不局限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员来说，特别是从目的提出中和/或与现有技术相比提出的目的中，可从权利要求和/或单个权利要求特征和/或说明书特征和/或附图特征中得到其它合理的组合方案。

附图说明

现在根据附图详细解释本发明：

在图1中示意性地示出了根据本发明的总线系统。

图2示出了数据总线上的数据包的时间变化曲线。

图3示出了在第一情况示例中数据总线上的数据包的时间变化曲线和紧急信号。

图4示出了在第二情况示例中数据总线上的数据包的时间变化曲线和紧急信号。

具体实施方式

根据本发明的总线系统具有主模块m和总线用户(s1、s2、s3、s4)，它们串联地布置并且相互连接。在此，总线系统具有布置在主模块m后面的第一总线用户s1。总线系统具有布置在第一总线用户s1后面的第二总线用户s2，其中，第一总线用户s1布置在第二总线用户s2前面。第二总线用户s2布置在第三总线用户s3前面，并且第三总线用户s3布置在第二总线用户s2后面。第三总线用户s3布置在第四总线用户s4前面，并且第四总线用户s4布置在第三总线用户s3后面。

在此，在串联布置结构的方向上，布置在另一总线用户(s1、s2、s3、s4)后面的总线用户(s1、s2、s3、s4)比所述另一总线用户(s1、s2、s3、s4)离主模块m更远。在串联布置结构的方向上比总线用户(s1、s2、s3、s4)距离主模块m更近的另一总线用户(s1、s2、s3、s4)布置在该总线用户(s1、s2、s3、s4)前面。

总线系统例如为工业设施，该工业设施具有不同的设备作为总线用户(s1、s2、s3、s4)，例如驱动器或电子部件、如用于电动机的驱动变流器。

数据总线具有第一数据线路1和第二数据线路2，它们分别将总线用户(s1、s2、s3、s4)和主模块m串联地相互连接。

借助于第一数据线路1，主模块m将数据包(3、4)、例如控制命令发送到总线用户(s1、s2、s3、s4)处。借助于第二数据线路2，总线用户(s1、s2、s3、s4)将数据包(3、4)、例如状态信息发送到主模块m处。

每个总线用户(s1、s2、s3、s4)都具有第一接口和第二接口，第一接口和第二接口优选地分别实施成插接连接件。每个数据线路(1、2)具有至少一个数据缆线。每个数据缆线具有第一配合插接连接件和至少一个第二配合插接连接件，以用于沿着相应的数据线路(1、2)在总线用户(s1、s2、s3、s4)之间传输数据。

由此，每个总线用户(s1、s2、s3、s4)可借助于第一插接连接件和相应的数据缆线与布置在前面的总线用户(s1、s2、s3、s4)的第二插接连接件相连接，并且可借助于第二插接连接件和相应的数据缆线与布置在后面的总线用户(s1、s2、s3、s4)的第一插接连接件相连接。

优选地，第一数据线路1的相应的数据缆线和第二数据线路2的相应的数据缆线布置成在一共同的线缆保护套中被引导。优选地，在该线缆保护套中也布置有用于总线用户(s1、s2、s3、s4)的供电线和/或接地线。

每个总线用户(s1、s2、s3、s4)都具有开关、特别是作为电子电路的组成部件，开关与相应的数据线路(1、2)相连接。借助于开关，可中断沿着相应数据线路(1、2)的数据传输。

每个总线用户(s1、s2、s3、s4)都具有时间测量器件、特别是计时器。优选地，时间测量器件实施成集成在总线用户(s1、s2、s3、s4)的电子电路中。

因此，借助于电子电路，可在预设时间过去之后中断沿着相应数据线路(1、2)的数据传输。

每个总线用户(s1、s2、s3、s4)都具有逻辑电路。优选地，逻辑电路实施成集成在总线用户(s1、s2、s3、s4)的电子电路中。

借助于逻辑电路，可评估数据总线上的数据包，特别是可识别数据包的发送者。

如果总线用户(s1、s2、s3、s4)是非活跃的，则数据包不被中断，且没有时间延迟地穿过该非活跃的总线用户(s1、s2、s3、s4)被继续传输给布置在后面的或布置在前面的总线用户(s1、s2、s3、s4)。数据包无阻碍地经过非活跃的总线用户(s1、s2、s3、s4)。

优选地，数据总线实施成数字式的。

为了总线系统的初始化，主模块m将在该主模块m处登录的要求发送到布置在主模块后面的总线用户(s1、s2、s3、s4)处。布置在主模块m后面的活跃的总线用户(s1、s2、s3、s4)在主模块m处登录并且将在主模块m处登录的要求继续传输到布置在该活跃的总线用户(s1、s2、s3、s4)后面的总线用户(s1、s2、s3、s4)处。随后，已登录的总线用户(s1、s2、s3、s4)等待一预设的时间段：是否有布置在其后面的总线用户(s1、s2、s3、s4)在主模块m处登录。

如果布置在后面的总线用户(s1、s2、s3、s4)未在主模块处登录，一旦预设的时间段流逝，最后登录的总线用户(s1、s2、s3、s4)通过将第一数据线路1和第二数据线路2相互相连接、特别是短接而将总线系统封闭。由此，借助于第一数据线路1从主模块m发送给总线用户(s1、s2、s3、s4)的数据包在最后的总线用户(s1、s2、s3、s4)处继续传输到第二数据线路2中并传输回主模块。

最后的总线用户(s1、s2、s3、s4)是这样的总线用户(s1、s2、s3、s4)，即，其最后一个在主模块m处登录并且不具有布置在后面的总线用户(s1、s2、s3、s4)。

在主模块m处登录的要求被传输通过非活跃的总线用户(s1、s2、s3、s4)，而该非活跃的总线用户自身未在主模块m处登录。

在总线系统封闭之后，通过上级的控制部或操作者颁发许可并且总线系统开始运行。

如果一总线用户(s1、s2、s3、s4)事后想要登录，即，在最后的总线用户(s1、s2、s3、s4)登录后预设的时间段过去之后才想要登录，则该总线用户(s1、s2、s3、s4)将数据包发送到主模块m处。如果已经颁发了许可，该数据包被布置在前面的、在主模块m处登录的总线用户(s1、s2、s3、s4)停止并且不再继续传输给主模块m。

一旦撤销了许可，延误的总线用户(s1、s2、s3、s4)的数据包被继续传输到主模块m处并且延误的总线用户(s1、s2、s3、s4)被接纳到总线系统中。

如果延误的总线用户(s1、s2、s3、s4)没有在后面布置的、在主模块m处登录的总线用户(s1、s2、s3、s4)，则该延误的总线用户变成新的最后的总线用户(s1、s2、s3、s4)，并且它在等待用于总线用户(s1、s2、s3、s4)登录的预设时间段之后封闭总线系统。

用于总线用户(s1、s2、s3、s4)登录的预设的时间段可与总线用户(s1、s2、s3、s4)相匹配。在此，可如此选择所述时间段，使得具有较长的起动时间/调试时间的总线用户(s1、s2、s3、s4)安全地在主模块m处登录。

在总线系统初始化时，自动地为总线用户(s1、s2、s3、s4)分配总线地址。为此，主模块m将总线地址“1”发送到第一总线用户s1处。第一总线用户s1以该总线地址在主模块m处登录，并且将总线地址累加1，并且将累加后的总线地址继续传输到布置在第一总线用户后面的总线用户(s2、s3、s4)处。该布置在后面的总线用户(s1、s2、s3、s4)以该累加后的总线地址、在此即总线地址“2”在主模块m处登录，将该总线地址再次累加1，并且将累加后的总线地址继续传输到布置在其后面的总线用户(s2、s3、s4)处。

为了限制总线系统中的总线用户(s1、s2、s3、s4)的数量，获得了比最大允许的总线用户(s1、s2、s3、s4)数量大的总线地址的总线用户(s1、s2、s3、s4)不再进一步累加该总线地址，而是将相同的总线地址继续传输到在其后面的总线用户(s1、s2、s3、s4)处，该在其后面的总线用户以这个总线地址在主模块m处登录。一旦主模块m获得了比最大允许的总线用户(s1、s2、s3、s4)数量大的总线地址，主模块m中断总线系统的初始化，并且将故障报告发送到位于主模块m上级的控制部处。

如果尚未活跃的总线用户(s1、s2、s3、s4)、即非活跃的总线用户(s1、s2、s3、s4)从布置在其前面的总线用户(s1、s2、s3、s4)或主模块m处获得了总线地址，则该总线地址直接通过该非活跃的总线用户(s1、s2、s3、s4)而不被累加并且被分配给布置在后面的总线用户(s1、s2、s3、s4)。

图2至4示出了借助于相应的数据线路(1、2)传输的数据包3的时间变化曲线。每个数据包3都具有预设的长度，该长度与总线系统的总线用户(s1、s2、s3、s4)的数量相关。

在两个时间上相继的数据包3之间，在预设的时间段上中断数据传输，从而借助于发送间隔6使两个时间上相继的数据包3在时间上彼此间隔开。

一旦总线用户(s1、s2、s3、s4)或主模块m确定出现了故障，立即中断在该时刻发送的数据包4，并且由相应的总线用户(s1、s2、s3、s4)或主模块m发送紧急信号5，如在图3中示出的。该紧急信号5导致立即切断所有总线用户(s1、s2、s3、s4)。

被中断的数据包4立即结束并且不被总线用户(s1、s2、s3、s4)进一步处理。

如果总线用户(s1、s2、s3、s4)或主模块m在发送间隔6期间确定了故障，则发送间隔6被中断，并且由相应的总线用户(s1、s2、s3、s4)或主模块m发送紧急信号5，如在图4中示出的。紧急信号5导致立即切断所有总线用户(s1、s2、s3、s4)。

在两个数据线路(1、2)上由相应的总线用户(s1、s2、s3、s4)发送相应的紧急信号5。即，紧急信号5在第二数据线路上从相应的总线用户(s1、s2、s3、s4)向着主模块m的方向发送，并且在第一数据线路1上从相应的总线用户(s1、s2、s3、s4)沿远离主模块m的方向发送。

相应的紧急信号5被总线用户(s1、s2、s3、s4)立即处理，并且同时继续传输给布置在后面的总线用户(s1、s2、s3、s4)，从而立即切断总线用户(s1、s2、s3、s4)。因此，紧急信号5不是先被储存和处理，而是立即继续传输给所有总线用户(s1、s2、s3、s4)和主模块m。

优选地，紧急信号5具有比数据包(3、4)和/或发送间隔6在时间上短的长度。

附图标记列表：

m主模块

s1第一总线用户

s2第二总线用户

s3第三总线用户

s4第四总线用户

1第一数据线路

2第二数据线路

3数据包

4数据包

5紧急信号

6发送间隔