故障安全发现和地址分配的制作方法

故障安全发现和地址分配的制作方法
【专利摘要】本公开的实施方式涉及一种可编程逻辑控制器(“PLC”)装置，其特征在于控制设备/模块，所述控制设备/模块能够经由“菊花链(daisy chain)”拓扑结构连接到一个或更多个外部设备/模块，在所述拓扑结构中控制设备和一个或更多个外部设备互相串联连接，其中，从发送设备到接收设备的通信必须通过介于其间的每个设备，或者由介于其间的每个设备接收和重新发送。特别地，所公开的实施方式涉及一种系统和方法，通过所述系统和方法，控制设备可以被连接到未知数量的外部设备，并且其中，控制设备可以可靠地发现和配置连接到其的所有外部设备，或者由此检测错误。
【专利说明】故障安全发现和地址分配

【背景技术】
[0001] 可编程逻辑控制器（"PLC"）或可编程控制器是数字计算机，用于机电处理的自动 控制，诸如对工厂生产线上的机器、游艺机或电灯器具的控制。PLC被用于许多工业和机器 中。与通用计算机不同，PLC被设计用于多输入和输出装置、扩大的温度范围、抗电气噪声以 及抗震动和冲击。用于控制机器操作的程序一般被存储在具有备用电池的或非易失性的存 储器中。PLC是硬实时系统的例子，因为输出结果必须响应于输入条件在有限时间内产生， 否则将导致不期望的操作。
[0002] 与其他计算机的主要区别是，一般装备PLC用于防御恶劣条件（诸如灰尘、潮湿、 热、冷），并且PLC具有用于扩展输入/输出（I/O)装置的设施，以连接到例如传感器和执行 器。PLC能够读取限位开关、模拟处理变量（诸如温度和压力）以及复杂定位系统的位置。 一些PLC可以使用机器视觉和/或可以操作电机、气动或液压气缸、磁继电器、螺线管或模 拟输出。输入/输出装置可以被构建到简单PLC中，或PLC可以具有附接到插入到PLC中 的计算机网络的外部I/O模块，其可以被称为"信号模块"。
[0003] 模块化PLC可以包括底板（也称为背板），具有不同功能的模块被放置于其中。处 理器和I/O模块的选择对于特定应用被定制。几个背板可以通过单个处理器管理，并且可 以具有数千个输入和输出。可以使用通信介质、诸如特别高速串行I/O链路，使得背板可以 被布置为远离处理器，从而降低用于大型工厂的配线成本。
[0004] PLC可以被用在任务关键的环境中，在所述环境中故障可能危及工人、公众和/或 环境安全或导致可观的支出。同样，一些PLC可以被设计为具有故障安全特征。无论如何， 需要对这样的PLC进行正确的安装和配置，以确保正确操作，以及例如符合规定的要求。

【专利附图】

【附图说明】
[0005] 图1描绘了按照所公开的实施方式的包括CPU和多个模块的示例性模块化可编程 逻辑控制器的框图。
[0006] 图2是图1的CPU和模块使用的示例性通信接口的框图。
[0007] 图3描绘了图1的模块的逻辑架构的框图。
[0008] 图4示出了按照所公开的实施方式的发现和地址分配处理的概览图。
[0009] 图5描绘了示出按照所公开的实施方式的进行地址分配和参数化的顺序的流程 图。
[0010] 图6A和6B描绘了按照一个实施方式的地址分配处理的流程图。
[0011] 图7描绘了示出按照一个实施方式的在模块发现开始时用于两个模块的图2中所 示的模块复用器的示例性配置的示意图。
[0012] 图8A和8B描绘了按照一个实施方式的模块发现处理的流程图。
[0013] 图9示出了图8A和8B的模块发现处理的流程图，该流程图示出了其中使用的示 例性重试算法。
[0014] 图10至12描绘了所公开的实施方式所使用的示例性往返延迟测量处理的流程 图。
[0015] 图13A和13B描绘了所公开的实施方式所使用的示例性地址验证处理的流程图。 [0016] 图14A和14B描绘了按照一个实施方式的替换模块发现处理的流程图。
[0017] 图15A和15B描绘了按照一个实施方式的替换地址分配处理的流程图。
[0018] 图16A和16B描绘了按照一个实施方式的替换地址验证处理的流程图。
[0019] 图17示出了按照一个实施方式的用于发现至少一个设备的系统的框图。
[0020] 图18示出了描绘图17的系统的操作的流程图。
[0021] 图19示出了描绘图17的系统所使用的设备的操作的流程图。
[0022] 图20示出了所公开的实施方式所使用的通用计算机系统的框图。

【具体实施方式】
[0023] 所公开的实施方式涉及一种可编程逻辑控制器（"PLC"）装置，其特征在于控制设 备/模块，所述控制设备/模块能够经由"菊花链（daisy chain)"拓扑结构连接到一个或 更多个外部设备/模块，在所述拓扑结构中控制设备和一个或更多个外部设备互相串联连 接，其中，从发送设备到接收设备的通信必须通过介于其间的每个设备，或者由介于其间的 每个设备接收和重新发送。特别地，所公开的实施方式涉及一种系统和方法，通过所述系统 和方法，控制设备可以被连接到未知数量的外部设备，所述外部设备中的一些可以是如将 要描述的具有专用的故障安全操作能力的设备，并且其中，控制设备可以发现和配置以如 下方式连接到其的具有故障安全和非故障安全能力两者的所有外部设备，所述方式允许故 障安全设备、即其故障安全子系统检测其中的错误。
[0024] 以下的表列出了在此使用的简称：
[0025] 术语_丝_ AdAs 地址分配处理 AS 自动化系统 ASTC 专用集成电路 AVP 地址验证和参数化处理 CM 通信模块 CP 通信处理器 CPU 中央处理单元，在该文件中对于F-CPU同义地使用 F-CPU 故障安全CPU F-模块 故障安全模块 F-地址 PROFI安全地址 FS 故障安全 F子系统 故障安全子系统。执行F模块的所有安全相关处理的冗余 微控制器系统。通过安全相关数据和通信结果的相互比较 获得故障安全特性。 F-μΡ, F-μΟ 故障安全子系统的微控制器。术语μΡ和μ€在该文件中被 同义地使用 FW 固件 HW 硬件 ΙΙΑ 工业部门工业自动化事业部 MD 模块发现处理 RTDM 往返延迟测量处理 SIL 按照IEC 61508的安全完整性等级 SM 信号模块
[0026] 如上面所讨论的，在任务关键的实现中，正确地配置PLC是重要的。在使用与一个 或更多个外部设备串联连接的控制设备的PLC装置中，配置一般包括为每个外部设备分配 唯一的通信地址，通过该通信地址，控制设备可以唯一地与所述设备通信。如上面所讨论 的，在菊花链拓扑结构中，在控制设备和期望的接收设备之间的每个居间设备对于正被传 输的通信将是隐蔽的。通过使用唯一地址，每个设备能够识别对于所述设备期望的通信，否 则将通信重新发送到串联链中的下一个设备。
[0027] 地址分配验证可以手动地完成，诸如通过请求PLC的操作者对应于自动分配的地 址对每个外部设备手动分配地址，诸如通过在每个设备上设置DIP开关或对每个设备编 程。手动设置的地址然后可以被用于验证自动分配的地址。然而，这样的手动配置易于出 错。例如，操作者可能对两个或更多个不同的外部设备分配相同的地址，或者可能不能对特 定设备分配地址。此外，在成功配置之后，操作者可能不能注意到一个或更多个设备没有正 确地工作或者出现了故障。应当理解，PLC配置是复杂的处理，并且可能存在大量机会操作 者进行错误配置。此外，应当理解，PLC是复杂的设备，并且尽管操作者进行了正确的配置， 仍可能发生故障。此外，PLC装置经常周期地被重新配置和/或修改，从而引入了错误配置 和/或故障发生的附加机会。
[0028] 示例性PLC系统是由位于德国慕尼黑的西门子公司制造的Simatic S7-1200F系 列，在此被称为S7-1200。尽管关于S7-1200讨论所公开的实施方式，应当理解，它们可以被 应用于其中控制设备与一个或更多个外部设备串联连接的任何PLC装置。在S7-1200中， 控制设备被称为CPU或F-CPU，并且外部设备被称为外部模块、信号模块或F模块，其中，F 模块特别地指具有故障安全能力的信号模块。还应当理解，以下关于S7-1200提供的具体 实现和操作细节是示例性的并取决于实现，并且这里考虑合适的替换方案。
[0029] 在S7-1200中，CPU和信号模块，例如具有故障安全和不具有故障安全能力的信号 模块，可以被安装在中央背板中，其中，信号模块按照菊花链形式物理地连接到CPU。为了 与信号模块建立通信，(PU必须对每个模块分配设备（或站）地址。一旦分配了设备地址， (PU就能够与模块通信，就像它们以多分支（multi-drop)方式被连接到串行总线，而不管 它们在菊花链中的物理位置。
[0030] S7-1200F-CPU可以支持两个独立的扩展总线，一个在CPU左侧，并且另一个在CPU 右侧。右侧总线或信号模块总线（SM)可以为数字和模拟信号模块至CPU的连接作准备。在 一个实现中，所有F模块被连接到SM总线。左侧总线可以为通信模块（CM)或通信处理器 模块（CP)的连接作准备。SM和CM总线二者都可以使用诸如Modbus的主/从协议，其中 CPU是主机。
[0031] 在S7-1200中，SM总线和CM总线是独立的，并且关于在两个总线之间的相同设备 地址值的使用没有限制。因此，在对扩展模块分配设备地址值时使用的所公开的实施方式 可以被独立地用于每个总线。例如，可以实现以下约定：
[0032] *SM总线：从左到右分配的地址一值在每个槽位处加一，其中初始值为1。因此， SM的设备地址在槽位2处应当是1，SM的设备地址在槽位3处应当是2,等等。
[0033] · CM总线：从右到左分配的地址一值在每个槽位处加一，其中初始值为1。因此， CM的设备地址在槽位101处应当为1，CM的设备地址在槽位102处应当为2,等等。
[0034] 图1示出了在模块的物理位置或槽位号和由F-CPU分配的设备地址之间的示例性 关系。该关系可以通过设计确定并且作为检测故障的手段可以是可靠的。
[0035] 示例性请求和响应消息格式在以下面的表中示出。
[0036] 请求
[0037]

【权利要求】
1. 一种用于发现至少一个设备1702的计算机实现的方法，所述至少一个设备1702中 的每一个包括第一和第二通信接口 17041706,该第一和第二通信接口 17041706中的每一 个被操作以将所述至少一个设备1702中的每一个最多连接到该至少一个设备1702中的另 一个，所述至少一个设备1702中的每一个被操作以在经由第一通信接口 1704接收到发现 请求消息时，经由第二通信接口 1706传输该发现请求消息，并且由此对发现响应消息的接 收等待经过一个时间段，并且在由此接收到该发现响应消息时或在经过所述时间段后，如 果存在接收到的发现响应消息，则产生其中包括该接收到的发现响应消息的另一个发现响 应消息，并且经由第一通信接口 1704传输所产生的发现响应消息，该方法包括： 处理器1710将发现请求消息传输到与其耦合的所述至少一个设备1702中的第一设备 1702,所述发现请求消息不会经由至少一个设备1702中的任何其他设备被传输到第一设 备 1702 [块 1802]; 所述处理器1710,与所述至少一个设备1702中的每一个被操作以传输发现请求消息 相关，确定第一数据结构，所述第一数据结构通过与设备1702相关联的第一标识符唯一地 标识所述至少一个设备1702中的每一个，并且还标识每个设备1702相对于在其之前接收 到发现请求消息的至少一个设备1702中的另一个设备的相对位置[块1804];以及 所述处理器1710,与所述至少一个设备1702中的每一个被操作以产生并传输所产生 的发现响应消息相关，确定第二数据结构，所述第二数据结构通过与设备1702相关联的与 第一标识符不同的第二标识符唯一地标识所述至少一个设备1702中的每一个，并且还标 识每个设备1702相对于向其传输所产生的发现响应消息的至少一个设备1702中的另一个 设备的相对位置[块1806]。
2. 根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述至少一个设备1702中的每一 个还被操作以在传输发现请求消息之前利用对相关联的至少一个设备1702进行标识的第 一标识符扩增发现请求消息，所述第一数据结构包括由所述至少一个设备1702中的每一 个扩增的发现请求消息。
3. 根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述至少一个设备1702中的每一 个还被操作以在接收到发现请求消息时产生包括与其相关联的第一标识符的对其的响应， 并且经由第一通信接口 1704传输所述响应，并且其中，所述方法还包括： 从所述至少一个设备1702中的每一个接收所述响应中的每一个，第一数据结构包括 接收到的响应[块1808]。
4. 根据权利要求1所述的计算机实现的方法，所述方法还包括：从第一设备1702接 收所产生的发现响应消息，所述第二数据结构包括接收到的所产生的发现响应消息[块 1810]。
5. 根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述至少一个设备1702中的每一 个还被操作以在经由第一通信接口 1704接收到地址分配消息时，确定设备1702是否具有 分配的地址，如果设备1702具有分配的地址，则经由第二通信接口 1706传输地址分配消 息，而如果设备1704没有分配的地址，则对其分配地址分配消息的地址，其中，至少一个设 备1702中的每一个在对其分配地址之后，对寻址到其的请求进行响应，所述方法还包括： 所述处理器1710将地址分配消息传输到对于所述至少一个设备1702中的每一个的 第一设备1702,每个地址分配消息包括与地址分配消息预计被传输通过的至少一个设备 1702的数量相关的唯一地址[块1812]。
6. 根据权利要求5所述的计算机实现的方法，其中，所述唯一地址依次从预定义的地 址序列中选择。
7. 根据权利要求5所述的计算机实现的方法，还包括由所述处理器1710产生所述唯一 地址。
8. 根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述至少一个设备1702中的每一 个的特征在于，在第一和第二通信接口 17041706中的一个上接收通信以及在第一和第二 通信接口 17041706中的另一个上发送接收到的通信之间的设备延迟，所述方法还包括： 所述处理器1710将对于响应的请求寻址地传输到使用对其分配的唯一地址基于第一 和第二数据结构被识别的至少一个设备1702的每一个[块1814];并且 对于响应于请求接收到的每个响应，所述处理器1710确定在发送请求和接收对其的 响应之间的延迟[块1816]; 将所确定的请求的发送和响应的接收之间的延迟传输到所述至少一个设备1702中的 每一个，以由此与基于分配给所述至少一个设备1702的唯一地址和相关联的设备延迟计 算的针对每个接收到的响应的预计延迟进行比较[块1818];并且当所确定的延迟偏离预 计延迟时指示错误[块1820]。
9. 根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，所述至少一个设备1702中的每一 个在接收到包括所述第一和第二数据结构的消息时，被操作以从所述第一和第二数据结构 中导出数据并且验证其正确性，所述数据对相关联的设备1702和相关联的设备1702相对 于至少一个设备1702中的另一个设备的布置的位置进行标识，所述方法还包括： 处理器1710将包括所述第一和第二数据结构的消息传输到对于所述至少一个设备 1702中的至少一个的第一设备1702 [块1822]。
10. -种用于识别串联连接的多个设备1702的计算机实现的方法，包括： 耦合到串联连接的多个设备1702中的第一设备1702的处理器1710传输发现请求消 息，所述发现请求消息被操作以使得串联连接的多个设备1702中的每个设备1702将发现 请求从串联连接的多个设备1702中的连接到其的一个设备1702传播到下一个设备1702， 所述发现请求被操作以使得串联连接的多个设备1702中的、接收到发现请求的最后的设 备1702产生发现响应消息，并且将所述发现响应消息传输到串联连接的多个设备1702中 的、连接到其的设备1702,所述串联连接的多个设备1702中的其余设备1702中的每一个被 操作以产生包括被传输到其的所产生的发现响应消息的发现响应消息，并且将所产生的发 现响应消息传播到串联连接的多个设备1702中的连接到其的下一个设备1702,其中，第一 设备1702被操作以将所产生的发现响应消息传输到处理器1710 [块1802]; 所述处理器1710,与至少一个设备1702中的每一个被操作以传输发现请求消息相关， 确定第一数据结构，所述第一数据结构通过与设备1702相关联的第一标识符唯一地标识 所述至少一个设备1702中的每一个，并且还标识每个设备1702相对于在其之前接收到发 现请求消息的所述至少一个设备1702中的另一个设备的相对位置[块1804];以及 所述处理器1710,与至少一个设备1702中的每一个被操作以产生并传输所产生的发 现响应消息相关，确定第二数据结构，所述第二数据结构通过与设备1702相关联的与第一 标识符不同的第二标识符唯一地标识所述至少一个设备1702中的每一个，并且还标识每 个设备1702相对于向其传输所产生的发现响应消息的所述至少一个设备1702中的另一个 设备的相对位置[块1806]。
11. 根据权利要求10所述的计算机实现的方法，还包括： 所述处理器1710将针对每个设备1702的地址分配消息传输到第一设备1702,每个地 址分配消息包括与串联连接的多个设备1702中的、地址分配消息预计被传输通过的设备 1702的数量相关的唯一地址，如果接收设备1702已经具有分配的地址，则串联连接的多个 设备1702中的每一个被操作以将接收到的地址分配消息传播到多个串联连接的设备1702 中的连接到其的下一个设备1702,否则接收设备1702对其分配接收到的地址分配消息的 唯一地址[块1812]。
12. 根据权利要求10所述的计算机实现的方法，还包括： 所述处理器1710使得串联连接的多个设备1702中的至少一个，基于针对响应的请求 到每个设备1702的发送和对来自其的响应的接收之间的延迟，与基于串联连接的多个设 备1702中的、地址分配消息预计被传输通过的设备1702的数量的已知延迟的相关性，确认 对设备1702分配了地址[块1820]。
13. 根据权利要求10所述的计算机实现的方法，还包括： 所述处理器1710将所述第一和第二数据结构传输到串联连接的多个设备1702中的 至少一个，所述第一和第二数据结构被操作以在其被接收到时，使得接收设备1702从所述 第一和第二数据结构中导出数据并且验证其正确性，所述数据对相关联的设备1702和相 关联的设备1702相对于串联连接的多个设备1702中的另一个设备的布置的位置进行标识 [块 1822]。
14. 一种用于由设备1702获得分配的地址的计算机实现的方法，所述设备1702具 有处理器1724以及与其耦合的第一和第二通信接口 17041706,所述第一和第二通信接口 17041706中的每一个被操作以最多连接到另一个设备1702,所述方法包括 ： 在经由第一通信接口 1704从发现请求消息的发送者接收到发现请求消息时，经由第 二通信接口 1706传输发现请求消息[块1902]，并且由此对发现响应消息的接收等待经 过一个时间段，并且在由此接收到发现响应消息时或在经过了所述时间段时，如果存在接 收到的发现响应消息，则产生其中包括接收到的发现响应消息的另一个发现响应消息[块 1904]，并且经由第一通信接口 1704传输所产生的发现响应消息[块1906]。
15. 根据权利要求14所述的计算机实现的方法，还包括： 所述处理器1724在经由第一通信接口 1704接收到包括地址的地址分配消息时，确定 设备1702是否具有分配的地址[块1908]，如果设备1702具有分配的地址，则经由第二 通信接口传输地址分配消息[块1910]，而如果设备1702没有分配的地址，则对其分配地 址分配消息的地址，其中，设备1702在对其分配地址之后对寻址到其的请求作出响应[块 1912]。
16. 根据权利要求14所述的计算机实现的方法，还包括： 在传输发现请求消息之前，所述处理器1724利用对设备1702进行标识的第一标识符 和对发现请求消息的发送者进行标识的第二标识符扩增发现请求消息[块1914]。
17. 根据权利要求16所述的计算机实现的方法，其中，第一标识符包括设备1702的设 备标识符的循环冗余校验值。
18. 根据权利要求14所述的计算机实现的方法，还包括： 所述处理器1724在接收到发现请求消息时，产生对设备1702进行标识的标识消息 [块1916]，并且将所述标识消息传输到发送者[块1918];并且 所述处理器1724在经由第二通信接口 1706接收到所述标识消息时，经由第一通信接 口 1704传输该标识消息[块1920]。
19. 根据权利要求14所述的计算机实现的方法，其中，产生另一个发现响应消息包括： 在接收到发现响应消息时，所述处理器1724利用对设备1702进行标识的第一标识符和对 发现响应消息的发送者进行标识的第二标识符，来扩增所述发现响应消息[块1922]。
20. 根据权利要求19所述的计算机实现的方法，其中，第一标识符包括设备1702的序 列号。
21. 根据权利要求14所述的计算机实现的方法，其中，产生另一个发现响应消息可以 包括：在接收到发现响应消息时，所述处理器1724基于设备1702唯一的密钥值，对接收到 的发现响应消息应用变换，其中，接收到的发现响应消息可以使用密钥值仅从变换后的接 收到的发现响应消息中获得[块1924]。
22. 根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中，所述密钥值包括基于接收到的 发现响应消息计算的循环冗余校验值或校验和值中的一个。
23. 根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中，所述变换包括基于密钥值的加 Γ t I ο
24. 根据权利要求14所述的计算机实现的方法，还包括： 所述处理器1724在接收到包括第一和第二数据结构的消息时，从所述第一和第二数 据结构中导出对设备1702和设备1702相对于其他设备1702的布置的位置进行标识的数 据[块1926]，并且验证其正确性[块1928]，其中，第一数据结构通过与设备1702相关联 的可变标识符至少唯一地标识设备1702,并且还标识设备1702相对于到其的发现请求消 息的发送者的相对位置，并且第二数据结构通过与设备1702相关联的与第一标识符不同 的第二标识符唯一地标识至少一个设备1702中的每一个，并且其还标识设备1702相对于 向其传输所产生的发现响应消息的发送者的相对位置。
25. 根据权利要求24所述的计算机实现的方法，其中，第二数据结构包括经过递归变 换的发现响应消息，导出还包括：对第二数据结构进行递归反变换[块1930]。
26. -种用于发现至少一个设备1702的系统1700,所述至少一个设备1702中的每一 个包括第一和第二通信接口 17041706,所述第一和第二通信接口 17041706中的每一个被 操作以将所述至少一个设备1702中的每一个最多连接到至少一个设备1702中的另一个， 所述至少一个设备1702中的每一个被操作以在经由第一通信接口 1704接收到发现请求消 息时，经由第二通信接口 1706传输发现请求消息，并且由此对发现响应消息的接收等待经 过一个时间段，并且在由此接收到发现响应消息时或在经过所述时间段后，如果存在接收 到的发现响应消息，则产生其中包括接收到的发现响应消息的另一个发现响应消息，并且 经由第一通信接口 1704传输所产生的发现响应消息，所述系统1700包括主设备1708,所述 主设备包括处理器1710和与其耦合的存储器1712,所述系统1700还包括 ： 第一逻辑1714,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使 得所述处理器1710将发现请求消息传输到与其耦合的所述至少一个设备1702中的第一设 备1702,所述发现请求消息不会经由至少一个设备1702中的任何其他设备被传输到第一 设备1702 ; 第二逻辑1716,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使 得所述处理器1710,与所述至少一个设备1702中的每一个被操作以传输发现请求消息相 关，确定第一数据结构，所述第一数据结构通过与设备1702相关联的第一标识符唯一地标 识至少一个设备中的每一个，并且还标识每个设备1702相对于在其之前接收到发现请求 消息的至少一个设备1702中的另一个设备的相对位置；以及 第三逻辑1718,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使得 处理器1710,与至少一个设备1702中的每一个被操作以产生并传输所产生的发现响应消 息相关，确定第二数据结构，所述第二数据结构通过与设备1702相关联的与第一标识符不 同的第二标识符唯一地标识至少一个设备1702中的每一个，并且还标识每个设备1702相 对于向其传输所产生的发现响应消息的至少一个设备1702中的另一个设备的相对位置。
27. 根据权利要求25所述的系统1700,其中，所述至少一个设备1702中的每一个还被 操作以在传输发现请求消息之前利用对相关联的至少一个设备1702进行标识的第一标识 符扩增发现请求消息，所述第一数据结构包括由所述至少一个设备1702中的每一个扩增 的发现请求消息。
28. 根据权利要求25所述的系统1700,其中，所述至少一个设备1702中的每一个还被 操作以在接收到发现请求消息时产生包括与其相关联的第一标识符的对其的响应，并且经 由第一通信接口 1704传输所述响应，并且其中，所述系统1700还包括： 第四逻辑1720,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使得 从至少一个设备1702中的每一个接收所述响应中的每一个，第一数据结构包括接收到的 响应。
29. 根据权利要求25所述的系统，其中，所述系统还包括： 第四逻辑1720,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使得 从第一设备1702接收所产生的发现响应消息，第二数据结构包括接收到的所产生的发现 响应消息。
30. 根据权利要求25所述的系统1700,其中，至少一个设备1702中的每一个还被操作 以在经由第一通信接口 1704接收到地址分配消息时，确定设备1702是否具有分配的地址， 如果设备1702具有分配的地址，则经由第二通信接口 1706传输地址分配消息，而如果设备 1702没有分配的地址，则对其分配地址分配消息的地址，其中，至少一个设备1702中的每 一个在对其分配地址之后，对寻址到其的请求进行响应，所述系统1700还包括： 第四逻辑1720,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使得 处理器1710将地址分配消息传输到对于至少一个设备1702中的每一个的第一设备1702， 每个地址分配消息包括与地址分配消息预计被传输通过的至少一个设备1702的数量相关 的唯一地址。
31. 根据权利要求30所述的系统1700,其中，所述唯一地址依次从预定义的地址序列 中选择。
32. 根据权利要求30所述的系统1700,还包括：第五逻辑1720,其被存储在所述存储 器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使得处理器1710产生所述唯一地址。
33. 根据权利要求25所述的系统1700,其中，所述至少一个设备1702中的每一个的特 征在于，在第一和第二通信接口 17041706中的一个上接收通信以及在第一和第二通信接 口 17041706中的另一个上发送接收到的通信之间的设备延迟，所述系统1700还包括： 第四逻辑1720,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使得 所述处理器1710将对于响应的请求寻址地传输到使用对其分配的唯一地址基于第一和第 二数据结构被识别的至少一个设备1702的每一个，并且对于响应于请求接收到的每个响 应，确定在发送请求和接收对其的响应之间的延迟，并且还将所确定的请求的发送和对其 的响应的接收之间的延迟传输到所述至少一个设备1702中的至少一个，以由此与基于分 配给所述至少一个设备1702的唯一地址和相关联的设备延迟针对每个接收到的响应计算 的预计延迟进行比较；并且当所确定的延迟偏离预计延迟时指示错误。
34. 根据权利要求25所述的系统1700,其中，所述至少一个设备1702中的每一个在接 收到包括所述第一和第二数据结构的消息时，被操作以从所述第一和第二数据结构中导出 数据并且验证其正确性，所述数据对相关联的设备1702和相关联的设备1702相对于至少 一个设备1702中的另一个设备的布置的位置进行标识，所述系统1700还包括 ： 第四逻辑1720,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使得 处理器1710将包括第一和第二数据结构的消息传输到对于至少一个设备1702中的至少一 个的第一设备1702。
35. -种用于帮助识别串联连接的多个设备1702的系统1700,所述系统1700包括主 设备1708,所述主设备包括处理器1710和与其耦合的存储器1712,所述系统还包括： 第一逻辑1714,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使 得处理器1710将发现请求消息传输到串联连接的多个设备1702中的与其耦合的第一设 备1702,所述发现请求消息被操作以使得串联连接的多个设备1702中的每个设备1702将 发现请求从串联连接的多个设备1702中的连接到其的一个设备1702传播到下一个设备 1702,所述发现请求被操作以使得串联连接的多个设备1702中的、接收到发现请求的最 后的设备1702产生发现响应消息，并且将所述发现响应消息传输到串联连接的多个设备 1702中的、连接到其的设备1702,串联连接的多个设备1702中的其余设备1702中的每一 个被操作以产生包括被传输到其的所产生的发现响应消息的发现响应消息，并且将所产生 的发现响应消息传播到串联连接的多个设备1702中的连接到其的下一个设备1702,其中， 第一设备1702被操作以将所产生的发现响应消息传输到处理器1710 ; 第二逻辑1716,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使得 处理器1710与至少一个设备1702中的每一个被操作以传输发现请求消息相关，确定第一 数据结构，所述第一数据结构通过与设备1702相关联的第一标识符唯一地标识至少一个 设备1702中的每一个，并且还标识每个设备1702相对于在其之前接收到发现请求消息的 至少一个设备1702中的另一个设备的相对位置；以及 第三逻辑1718,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使得 处理器1710与至少一个设备1702中的每一个被操作以产生并传输所产生的发现响应消息 相关，确定第二数据结构，所述第二数据结构通过与设备1702相关联的与第一标识符不同 的第二标识符唯一地标识至少一个设备1702中的每一个，并且还标识每个设备1702相对 于向其传输所产生的发现响应消息的至少一个设备1702中的另一个设备的相对位置。
36. 根据权利要求35所述的系统1700,还包括： 第四逻辑1720,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使 得处理器1710将针对识别的每个设备1702的地址分配消息传输到第一设备1702,每个地 址分配消息包括与串联连接的多个设备1702中的、地址分配消息预计被传输通过的设备 1702的数量相关的唯一地址，如果接收设备1702已经具有分配的地址，则串联连接的多个 设备1702中的每一个被操作以将接收到的地址分配消息传播到多个串联连接的设备1702 中的连接到其的下一个设备1702,否则接收设备1702对其分配接收到的地址分配消息的 唯一地址。
37. 根据权利要求35所述的系统1700,还包括： 第四逻辑1720,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使 得处理器1710使得串联连接的多个设备1702中的至少一个，基于针对响应的请求到每个 设备1702的发送和对来自其的响应的接收之间的延迟，与基于串联连接的多个设备1702 中的、地址分配消息预计被传输通过的设备1702的数量的已知延迟的相关性，确认对设备 1702分配了地址。
38. 根据权利要求35所述的系统1700,还包括： 第四逻辑1720,其被存储在所述存储器1712中并且可由所述处理器1710执行，以使得 处理器1710将所述第一和第二数据结构传输到串联连接的多个设备1702中的至少一个， 所述第一和第二数据结构被操作以其被接收到时，使得接收设备1702从所述第一和第二 数据结构中导出数据并且验证其正确性，所述数据对相关联的设备1702和相关联的设备 1702相对于串联连接的多个设备1702中的另一个设备的布置的位置进行标识。
39. -种被操作以获得分配的地址的设备1702,所述设备1702包括存储器1722、第一 和第二通信接口 17041706以及与所述存储器1722及第一和第二通信接口 17041706耦合 的处理器1724,第一和第二通信接口 17041706中的每一个被操作以最多连接到另一个设 备1702,所述设备1702还包括： 第一逻辑1726,其被存储在所述存储器1722中和可由所述处理器1724执行，以使得 所述处理器1724在经由第一通信接口 1704从发现请求消息的发送者接收到发现请求消息 时，经由第二通信接口 1706传输发现请求消息，并且由此对发现响应消息的接收等待经过 一个时间段，并且在由此接收到发现响应消息时或在经过了所述时间段时，如果存在接收 到的发现响应消息，则产生其中包括接收到的发现响应消息的另一个发现响应消息，并且 经由第一通信接口 1704传输所产生的发现响应消息。
40. 根据权利要求39所述的设备1702,还包括： 第二逻辑1728,其被存储在所述存储器1722中并且可由所述处理器1724执行，以使得 所述处理器1724在经由第一通信接口 1704接收到包括地址的地址分配消息时，确定所述 设备1702是否具有分配的地址，如果所述设备1702具有分配的地址，则经由第二通信接口 传输地址分配消息，而如果所述设备1702没有分配的地址，则对其分配地址分配消息的地 址，其中，所述设备1702在对其分配地址之后对寻址到其的请求作出响应。
41. 根据权利要求39所述的设备1702,还包括： 第二逻辑1728,其被存储在所述存储器1722中并且可由所述处理器1724执行，以使得 在传输发现请求消息之前，处理器1724利用对所述设备1702进行标识的第一标识符和对 发现请求消息的发送者进行标识的第二标识符扩增发现请求消息。
42. 根据权利要求41所述的设备1702,其中，第一标识符包括所述设备1702的设备标 识符的循环冗余校验值。
43. 根据权利要求39所述的设备1702,还包括： 第二逻辑1728,其被存储在所述存储器1722中并且可由所述处理器1724执行，以使得 所述处理器1724在接收到发现请求消息时，产生对所述设备1702进行标识的标识消息，并 且将标识消息传输到发送者；并且 第三逻辑1728,其被存储在所述存储器1722中并且可由所述处理器1724执行，以使 得所述处理器1724在经由第二通信接口 1706接收到标识消息时，经由第一通信接口 1704 传输标识消息。
44. 根据权利要求39所述的设备1702,其中，还可执行所述第一逻辑1726,以在处理器 1724接收到发现响应消息时，使得所述处理器1724利用对所述设备1702进行标识的第一 标识符和对发现响应消息的发送者进行标识的第二标识符，来扩增发现响应消息。
45. 根据权利要求44所述的设备1702,其中，第一标识符包括所述设备1702的序列 号。
46. 根据权利要求39所述的设备1702,其中，还可执行所述第一逻辑1726,以在所述处 理器1724接收到发现响应消息时，使得所述处理器1724基于设备1702唯一的密钥值，对 接收到的发现响应消息应用变换，其中，接收到的发现响应消息可以使用密钥值仅从变换 后的接收到的发现响应消息获得。
47. 根据权利要求46所述的设备1702,其中，所述密钥值包括基于接收到的发现响应 消息计算的循环冗余校验值或校验和值中的一个。
48. 根据权利要求46所述的设备1702,其中，所述变换包括基于密钥值的加密。
49. 根据权利要求39所述的设备1702,还包括： 第二逻辑1728,其被存储在所述存储器1722中和可由所述处理器1724执行，以使得处 理器1724在接收到包括所述第一和第二数据结构的消息时，从所述第一和第二数据结构 中导出对所述设备1702和该设备1702相对于其他设备1702的布置的位置进行标识的数 据，并且验证其正确性，其中，第一数据结构通过与设备1702相关联的可变标识符至少唯 一地标识所述设备1702,并且还标识所述设备1702相对于到其的发现请求消息的发送者 的相对位置，并且第二数据结构通过与所述设备1702相关联的与第一标识符不同的第二 标识符唯一地标识至少一个设备1702中的每一个，并且其还标识所述设备1702相对于向 其传输所产生的发现响应消息的发送者的相对位置。
50. 根据权利要求49所述的设备1702,其中，第二数据结构包括经过递归变换的发现 响应消息，导出还包括：对第二数据结构进行递归反变换。
51. -种用于帮助识别串联连接的多个设备1702的系统1700,包括： 用于将发现请求消息传输到串联连接的多个设备1702中的第一设备1702的部件，所 述发现请求消息被操作以使得串联连接的多个设备1702中的每个设备1702将发现请求从 串联连接的多个设备1702中的连接到其的一个设备1702传播到下一个设备1702,所述发 现请求被操作以使得串联连接的多个设备1702中的、接收到发现请求的最后的设备1702 产生发现响应消息，并且将所述发现响应消息传输到串联连接的多个设备1702中的、连接 到其的设备1702,串联连接的多个设备1702中的其余设备1702中的每一个被操作以产生 包括被传输到其的所产生的发现响应消息的发现响应消息，并且将所产生的发现响应消息 传播到串联连接的多个设备1702中的连接到其的下一个设备1702,其中，第一设备1702被 操作以将所产生的发现响应消息传输到对其的发现请求消息的发送者； 用于与至少一个设备1702中的每一个被操作以传输发现请求消息相关，确定第一数 据结构的部件，所述第一数据结构通过与设备1702相关联的第一标识符唯一地标识至少 一个设备1702中的每一个，并且还标识每个设备1702相对于在其之前接收到发现请求消 息的至少一个设备1702中的另一个设备的相对位置；以及 用于与至少一个设备1702中的每一个被操作以产生并传输所产生的发现响应消息相 关，确定第二数据结构的部件，所述第二数据结构通过与设备1702相关联的与第一标识符 不同的第二标识符唯一地标识至少一个设备1702中的每一个，并且还标识每个设备1702 相对于向其传输所产生的发现响应消息的至少一个设备1702中的另一个设备的相对位 置。
52. 根据权利要求51所述的系统1700,还包括： 用于将针对每个设备1702的地址分配消息传输到第一设备1702的部件，每个地址分 配消息包括与串联连接的多个设备1702中的、地址分配消息预计被传输通过的设备1702 的数量相关的唯一地址，如果接收设备1702已经具有分配的地址，则串联连接的多个设备 1702中的每一个被操作以将接收到的地址分配消息传播到多个串联连接的设备1702中的 连接到其的下一个设备1702,否则接收设备1702对其分配接收到的地址分配消息的唯一 地址。
53. 根据权利要求51所述的系统1700,还包括： 用于使得串联连接的多个设备1702中的至少一个，基于针对响应的请求到每个设备 1702的发送和对来自其的响应的接收之间的延迟，与基于串联连接的多个设备1702中的、 地址分配消息预计被传输通过的设备1702的数量的已知延迟的相关性，确认对设备1702 分配了地址的部件。
54. 根据权利要求51所述的系统1700,还包括： 用于将第一和第二数据结构传输到串联连接的多个设备1702中的至少一个的部件， 第一和第二数据结构被操作以在接收到所述第一和第二数据结构时，使得接收设备1702 从第一和第二数据结构中导出数据并且验证其正确性，所述数据对相关联的设备1702和 相关联的设备1702相对于串联连接的多个设备1702中的另一个设备的布置的位置进行标 识。
【文档编号】G05B19/05GK104285190SQ201280073165
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2012年3月26日 优先权日:2012年3月26日
【发明者】T.L.富尔顿, P.霍德尔 申请人:西门子公司