专利名称：用于操作现场总线的方法
技术领域：
本发明涉及一种具有独立权利要求前序部分所述特征的用于操 作现场总线的方法。
背景技术：
现场总线由众多的用户组成，这些用户通过一根共用的导线彼此 通信，其中所述导线可以被划分成段，即所谓的节。众所周知的是， 为这种类型的总线系统的用户分别分配一个各自的用户地址，所述用 户地址唯一地识别了总线系统中的相应用户。
尤其是在现场总线系统中，地址预留中的最大用户数根据定义受
到限制。因此由Manfred Popp的著作"Profibus國DP: gnmdlagen， tips und Tricks fttr Anwender"， Htithig, Heidelberg, 1998已知 一个 Profilbus总线系统的最大限度配置可包括最多126个用户，地址为0 至125。
已知地址可借助开关、尤其是釆用DIP开关来设定。其中尽管 所设定的总线用户地址在当时是可读取的，但只有当知道所有活动总 线用户的地址并由操作员无误地设定新用户地址时才能避免地址冲 突。其中系统固有的人工干预是充满错误的。除此之外，DIP开关的 结构尺寸和湿度敏感性也是存在缺点的。后面提到的特性敏感地限制 了这样实现的总线用户的设置地点。
此外还已知总线用户的地址可基于软件来设定。但通过软件所述 地址只能由另一个激活的总线系统来输入。目前如果没有这种第二个 系统，要读取或更改地址都是不可能的。同样需要知道开放的地址空 间。这里也不能排除错误状况。
在如Profilbus总线的总线系统中，其中通过将总线导线拆分开
并插入总线插头可以引入另一个用户，存在这样的潜在危险总线系 统中的两个用户具有相同的用户地址。当调用这个3皮双重分配的用户 地址时，这两个用户都试图应答，从而当同时访问总线时会引起访问 冲突。
发明内容
因此本发明的任务在于给出 一种用于操作这种类型的总线系统 的方法，其中不用借助其他辅助手段就能可靠地避免由双重给出的用 户地址而导致的访问沖突。
根据本发明，该任务通过独立权利要求的特征来解决。本发明的 有利实施例在从属权利要求中给出。
本发明由一种总线系统出发，在这种总线系统中多个用户通过相 同的总线导线彼此通信，并为所有用户分配来自有限的地址预留的用 户地址。其中还为每个将要新加入的用户分配一个地址，这个地址在 用户第一次开始工作时涉及工厂设定，或者当用户已经工作时源自已 经历的安装。地址被保存在存储器中，并可通过程序中的指令来更改。
本发明还由下述情况出发，即在总线系统中，每个用户实际上也 参与通信，并且在此之后，其地址被可识别地包含在一个可设定的时 间窗内的总线数据流中。
根据本发明，建议由每个将要新加入一个已有总线系统的用户递 归地在对总线进行第 一次发送访问之前以总线数据流中的当前用户 地址侦听一段规定的时间，并当由该用户识别出在总线数据流中的自 身用户地址时，这个自身的用户地址根据可预先给定的安排(Schema ) 自动改变。
具体来说，每个将要新加入的用户首先在一段规定的时间内仅对 总线进行读取访问，并且当其自身的当前用户地址出现时对总线数据 流进行分析。
一旦要新加入的用户得知了他在总线数据流中的地址，他就根据 预定的安排自行改变其自身的地址，并在一段规定的时间内对总线的
新的只读访问进行检验，以检查在总线数据流中是否出现了他的新地 址。这一系列步骤递归地重复，直至该用户在规定的时间内没有在总 线数据流中再发现他的地址。然后该用户的当前地址被一次设置到总 线系统中，并允许该用户对总线进行写访问。
根据本发明的另 一个特征，建议用户的地址被改变一个可预定的 偏移量。其中用户的地址在每个递归过程中都改变同样的偏移量。
根据本发明的另 一个特征，在第 一次发送访问之前在至少 一个总 线周期的时间段内由要新加入的用户侦听总线。尤其是对于主/从结构 的总线系统，在一个总线周期内每个从机都由主机响应一次。这意味 着，在经过一个完整的总线周期之后，在总线系统中出现的所有地址 都会在总线数据流中出现至少一次。
具体实施例方式
下面将在Profibus总线系统的例子中对本发明的其他特点和优 点做进一步说明。正如已经在说明书开始部分所述的那样，在最大限 度配置中， 一个Profibus总线系统最多可包括126个用户，其地址为 0至125。每个用户至少配备有信号处理装置、尤其是控制器，以及 存储装置，用于可调用地存放其地址。
在该实施例的范围内由以下情况出发在总线系统中已经有地址 为#1至#47的用户是激活的，并彼此通信。此外还由以下情况出发 另外一个用户要加入该总线系统，该用户在先前的配置中所分配的地 址是#33。在此之后，所考虑的总线系统具有两个地址#33。
地址为#33的新加入的用户在对总线的第一次发送访问之前在 至少一个总线周期的时间段内侦听总线，并由总线数据量确定地址 #33已经被另一个激活的用户所占用。针对这种情况，新加入的用户 根据预定的安排自行改变其自身的用户地址。
在本发明的第一种实施方式中建议，要新加入的用户的用户地址 改变一个可预定的偏移量。另外，这个偏移量的取值是"5"。在此之 后，要新加入的用户使其地址#33增加该偏移量至#33+5=#38，并在对
总线进行第 一 次发送访问之前在至少 一 个总线周期的时间段内对总
线数据量进行侦听，看地址#38是否出现。在上面给定的前提条件下， 新加入的用户得知在总线数据流中出现了当前的地址#38，并根据预 定的安排将其地址重新变为地址#38+5=#43。而根据预定安排的最近 一次地址改变是改变到#43+5=#48，得到一个在总线系统中仅出现一 次的地址。新加入的用户通过这个地址#48来进行总线系统中的通信。 在另一个实施方式中可以将偏移量的值设为"l"。此后新加入的 用户的用户地址当每次在总线数据流中识别出自身的地址时都以递 归方式递增1。
在一个可选的实施方式中，可以使偏移量具有负的计数值。尤其 是可以将偏移量的值设为"-l"。此后新加入的用户的用户地址当每次 在总线数据流中识别出自身的地址时都以递归方式递减1。
递增1和递减1都是常见的控制器的基本指令，能够具有优点地 在程序运行中很容易地实现。
在本发明的一个替代实施例中，由新加入的用户在第一次发送访 问之前在一段可预定的固定时间段内侦听总线，这个时间段这样来测 定，使得该总线系统中的每个用户都在该时间段内至少响应一次。这 样，对于没有定义总线周期的总线系统也能确保每个激活用户的地址 在总线系统中出现一次。
根据本发明的另一个特征，建议地址空间的取值范围是可调节 的。这样，对于基于其技术实现方式适合于以不同的地址空间在不同 总线系统中工作的用户来说，可以避免设置位于相应总线系统中可靠 的地址空间之外的地址。
当新加入的用户以适当的地址结合到总线系统中以进行激活通 信之后，本发明的另 一特征建议为这个加入的用户可操作地分配一个 新的用户地址。这样就有利地实现了在特定用户组对应于预订地址范 围的配置中，新加入的用户可以根据其所属的用户组被排列到相应的 地址范围中。
权利要求
1.一种用于操作总线系统的方法，其中多个用户通过相同的总线导线彼此通信，并为所有用户分配来自有限的地址预留的用户地址，其特征在于，由每个将要新加入一个已有总线系统的用户递归地-在对总线进行第一次发送访问之前以总线数据流中的当前用户地址侦听一段规定的时间，并且-当由该用户识别出在总线数据流中的自身用户地址时，这个自身的用户地址根据可预先给定的安排自动改变。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述要新加入的 用户的用户地址被改变一个可预定的偏移量。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述要新加入的 用户的用户地址递增1。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述要新加入的 用户的用户地址递减1。
5. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述 要新加入的用户在第 一次发送访问之前在至少一个总线周期的时间 段内侦听所述总线。
6. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所 述要新加入的用户在第一次发送访问之前在一个可预定的固定时间 段内侦听所述总线，这个时间段这样来测定，使得该总线系统中的每 个用户都在该时间段内至少响应一次。
7. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，地址 空间的取值范围是可调节的。
8. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在成 功登录到总线系统中之后，为加入的用户可操作地分配一个新的用户 地址。
全文摘要
本发明涉及一种用于操作总线系统的方法，其中多个用户通过相同的总线导线彼此通信，并为所有用户分配来自有限的地址预留的用户地址。为了避免地址冲突，建议由每个将要新加入一个已有总线系统的用户递归地在对总线进行第一次发送访问之前以总线数据流中的当前用户地址侦听，并当识别出在总线数据流中的自身用户地址时，这个自身的用户地址被改变一个可预定的偏移量。
文档编号H04L12/40GK101170470SQ20071018020
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月11日 优先权日2006年10月25日
发明者拉尔夫·赫克, 斯蒂芬·斯文森, 蒂洛·默林 申请人:Abb专利有限公司