[发明专利]冗余串行总线及其运行方法

说明书

本发明涉及一种冗余串行总线及其运行的一种方法。

普遍的问题在于，自身没有系统集成的冗余装置的现有串行总线系统-通常它是标准的因而也是投入使用的总线系统-通过冗余设计的总线线路相互连接。

此外，在选择冗余设计的总线线路中的一条线路进行通信时存在以下问题：在纯物理层面上例如通过发射电平识别来单独地识别复杂的错误不再是可能的。判断必须在协议处理的更高层面上进行。在被选的用于接收电报的线路能被选择之前，首先至少串行传输的一部分必须被作为正确的来识别。电报的监测部分必须如此之长，使得在总线上能具有确定延迟时间的反射被可靠地识别出来。

通常传输协议的低层总线系统采用专门的总线控制器。如果此控制器不存在相应的冗余，为实现相应的冗余所需的数位对于这种控制器的应用来说是不可达到的。

从维也纳奥登波尔格出版社的出版物(1992年)“自动化技术”第1册第406页我们知道，在一个冗余总线系统中在满足切换准则时将数据流动从活动的总线切换到备份的总线上，其中每次活动的总线代表从冗余总线系统的同类并有同样权利的总线中的一个可预先规定的选择。作为切换准则的是活动总线故障和在活动的及备份的总线上循环查询传送请求的差别。

DE 195 13 318公开了一种运行一个异步且冗余的串行总线的方法，该总线由n＞1个并行的独立线路构成，其中存在至少两个相互可同步的复用器，它们适合于在串行总线接口和并行线路中的一个之间双向传送数据信息。其中冗余串行总线的一个优先线路被定为主要总线，并且剩下的n-1个线路被定为辅助总线，在数据流动不被干扰时通过复用器连接的站之间的数据信息通过作为活动总线的主要总线进行交换并且复用器之间的控制信息通过至少一个可预先规定的总线交换，在活动总线上传输质量下降到可预先规定的界限之下时一个可预先规定的辅助总线被定为活动总线，一个错误通知被放到一个被设定的位置上，并且被停止的总线被分析，当主要总线上传输质量上升到预先规定的界限之上时主要总线重又被定为活动总线。

上述方案的缺点在于同步所有总线用户到活动总线上所需的开销以及为此而要求的协议功能。因为同步装置本身是总线用户，因而减小了可连接站可供使用的用户地址数。

DE 195 13 316公开了一种具有n＞1个总线线路的可分段以太网总线系统用以具有一个控制输出和一个通信端口的单端口站的冗余组网，其中存在具有一个可复用端口和n个线路端口以及一个控制输入的双向复用器。至少一个具有n个线路端口的检查装置被接到一个以太网段的n个总线线路上。每个单端口站配置一个复用器，单端口站的通信端口与复用器的复用端口连接而且单端口站的控制输出与复用器的控制输入连接。每个复用器的n个线路端口连接到以太网段的n个总线线路上。

上述方案的缺点是每个单端口站配有一个用于控制复用器的控制输出。尤其是在现有系统中装配冗余总线线路时没有可供使用的这样的控制输出。

此外DE 195 13315公开了一种用于单端口站冗余组网的可分段的以太网总线系统，其中至少部分段上并行配置两个线路并且为了连接单端口站到此两个线路上，采用活动用户可寻址的双向复用器，它可由至少一个被作为活动用户进行寻址的监视单元控制，它们可由至少一个被作为活动的网络用户寻址的监视单元控制。

上述方案的缺点是需要大量网络地址，它限制了在此网络中可能的单端口站的数量。

本发明的目的在于给出一种装置，它可用冗余设计的总线线路将现有的自身没有系统集成的冗余装置的串行总线系统相互连接起来。并且原有总线系统尽可能不受影响和是可兼容使用的。与非冗余用户混合运行应是可能的并且冗余装置应还能很好地识别和处理复杂的错误，如总线错误关闭和类似错误。

本发明的任务用权利要求1所述装置和权利要求10所述步骤实现。本发明的优化方案如权利要求2至9以及权利要求11所述。

本发明在于，对于接收线路的每一个，在串接装置(Vorschalteinrichtung)中附加部分协议，以得到必需的判决准则。在判断之后一个被判别为无干扰的线路被选择。被选线路如此还原原来信号，使得该信号能被读入一般的通信控制器或设备。

本发明基于下述经验：传输路径的干扰通常在段首中或UART协议传送第一个字节时能被发现。

按照本发明，存在一个串接装置，它一方面连接冗余设计的总线线路，另一方面连接没有系统集成的冗余装置的用户或设备，总线线路的每一个与其所连接的用户或设备连接时完全放弃使用系统集成的冗余装置。