CN1113509C - 主动广播方法 - Google Patents

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Abstract

一种可与一种能用于技术过程自动化的分布式总线系统(B)一起使用的通信方法，在该总线系统上连接有多个通信用户，其中至少包括两个主用户(M1，M2)和至少一个从用户(S1)。各个主用户(M1，M2)分别分配给一个主用户系统(MS1，MS2)，所述主用户系统(MS1，MS2)没有物理上的相似之处，而只是确定在连接到总线系统(B)的多个通信用户之间是否可能具有预定的通信关系。其中，至少从用户(S1)识别通过总线(B)发送的每条报文，并检测报文头中的数据，当特定数据与存储在过滤器表中的索引项一致时，该从用户将报文的数据发给其应用程序使用。其中，当所述报文头的数据适合于通过从用户(S1)的过滤器表时，能够实现将来自远端主用户系统(MS2)的一个主用户(M2)的信息传送给第一主用户系统(MS1)的该从用户(S1)。

Description

主动广播方法
本发明涉及一种可与一种能用于技术过程自动化的分布式总线系统、尤其是现场总线一起使用的通信方法或数据交换方法，在该总线系统上连接有多个通信用户，其中至少包括两个主用户和至少一个从用户。各个主用户分别被分配给一个主用户系统，所述主用户系统没有物理上的相似之处，而只是确定在连接到总线系统的多个通信用户之间是否可能具有通信关系。至少从用户识别通过总线发送的每条报文，并分析报文头中的数据，当该数据与存储在过滤器表(Filtertabelle)中的索引项(Eintragung)一致时，从用户将报文的数据发给应用程序使用。
一种可以改善连接到现场总线的通信用户之间通信的通信方法或数据交换方法，是例如所谓的横向联系，即所谓被动通信用户(以下称作“从用户”)之间可以直接交换例如数据。而根据现场总线所定义的通信协议，这些被动通信用户之间不能建立直接的通信关系，迄今为止，总是通过所谓的主动通信用户(以下称作“主用户”)的转接才能实现通信。其中，第一被动通信用户与一个这样的主用户建立通信关系，将数据发送给主用户，然后，主用户与第二被动通信用户建立通信关系，这样数据最终到达第二被动通信用户，即真正的接收者。
一个主动通信用户，即主用户，是总线系统中能够自动进行通信输出的通信用户；而一个被动通信用户，即从用户，是一种这样的通信用户，为了往总线上发送数据，必须从外部获得一个激励，例如来自主用户的发送请求。
本发明的目的在于，利用横向联系的可能性，在现场总线系统中建立通信，使得连接到现场总线系统的通信用户之间的通信最优化。
为了实现这个目的，采用一种可与一种能用于技术过程自动化的分布式总线系统一起使用的通信方法，在该总线系统上连接有多个通信用户，其中至少包括两个主用户和至少一个从用户。各个主用户分别分配给一个主用户系统，所述主用户系统没有物理上的相似之处，而只是确定在连接到总线系统的多个通信用户之间是否可能具有预定的通信关系。至少从用户识别通过总线发送的每条报文，并分析报文头中的至少特定数据，当特定数据与存储在过滤器表中的索引项一致时，从用户将报文的数据发给其应用程序使用。按照本发明，当报文头的数据适合于通过从用户的过滤器表时，能够实现将来自远端主用户系统的一个主用户的数据传送给第一主用户系统的该从用户。
根据本发明所述的通信方法的一个优选实施例是，由主用户发送的报文对从用户来说至少在报文头上与同一主用户系统的一个通信用户在所谓的横向联系范围内发送的报文是不同的。
这样的实施例还可以进一步扩展，即由主用户发送的报文通过一个内部标识标记为“响应”，以便由主用户系统的主用户下发(absetzen)的报文对于主用户系统的从用户来说是横向联系报文，这种横向联系报文可以通过自己的主用户的激励信号来释放。
借助于附图和附图本身，由从属权利要求和以下对一个实施例的描述获得本发明的其它特征、优点和应用可能性。其中所有描述和/或附图展示的特征或其任意组合，都是本发明的内容，而并不受权利要求的组合或其引用关系的限制。
附图中：
图1是一个简单的总线拓扑图；
图2是在总线上建立的主用户系统的标记；
图3a，3b，4a，4b是报文的结构和有关横向联系的过滤器表的内容。
附图1表示一个总线系统B的总线拓扑图，以及与此总线系统B相连的通信用户，其中作为通信用户的例子只显示两个主用户M1，M2和三个从用户S1，S2，S3。当然，可以有多于附图1所示的主用户和从用户与此总线系统连接。
对于众所周知的横向联系，其优点和可行方案已记载在还未发表的欧洲专利申请97102093.8(申请日期1997年2月10日)中，它能够按以下方式建立通信关系，即由主动通信用户，如主用户M1，给至少一个从用户，如从用户S1，发出一个发送请求。从用户S1对此响应，即从用户将所请求传输的数据以报文的形式放到总线B上。在此，放置到总线上的数据的报文头具有一个特征标记，表示从用户S1是发送站，并具有另一个特征标记，表示主用户M1是接收站。连接到总线系统的其它通信用户，特别是从用户S2，S3，也同时监听到总线B上的通信联系，并尤其登记了由从用户S1给主用户M1发送的报文。为了能够加入横向联系，通信用户具有一个过滤器表，表中存放着哪些在总线上传送的报文应当被横向联系通讯站登记，即便是这些报文的目标地址并不是直接指向该通讯站。这样当从用户S3的过滤器表中存有一项“发送站：S1，接收站：M1”的记录时，从用户S3就截取具有这种特征标记的报文，并将报文发给其应用程序使用。采用这种方式可以省去经过主用户M1的路径，因为如果不是这样，通过横向联系直接发到从用户S3的数据就得由从用户S1发给主用户M1，再由主用户M1发给从用户S3。
横向联系的另一种方式是，由主用户，例如还是由主用户M1，给至少一个从用户，例如还是从用户S1，发出一个发送请求。随后，从用户S1作出反应，将所请求传输的数据放置到总线上，并具有一个标记，它表明从用户S1是发送站，但另外还有一个关于接收站的标记，它使电报发向所有参与的通信用户。这种类型的发送人们称为“广播”；以下总是将这种行为称为广播，即当发送站将发给“全体”的报文放置到总线上时。接收从用户S1“广播”报文的所有通信用户根据上述针对每个通信用户特别设计的过滤器表，检测所接收的数据，并可以相应地发给它们的应用程序使用。这样一些过滤器表与所述过滤器表基本上是一样的，其中的区别只是在于，不再监测单一发送的报文，例如来自从用户S1发给主用户M1的报文，而是监测“广播”报文，“广播”报文可借助“发给全体”的标记和另一个源标记来识别。
这样在理论上，过滤器表由此可以减少为只有源标记(即使实际上完全可行在过滤器表中也还要包括服务接入点(Service Access Point)方面的内容)，因为对于每个广播报文来说，它们的目标标记都一样。通过对这种过滤器表的文本结构进行设计(Textuell ausformuliert)，可以使得每个被动通信用户都能达成如下一致性，即接收和检测某些其它从用户的广播报文。例如可以设定由从用户S3接收并检测来自于从用户S1和S2的广播报文，由从用户S2接收和检测来自于从用户S1和S3的广播报文，由从用户S1接收并检测来自于从用户S2和S3的广播报文。这样，在各通讯站之间，尤其是主动通讯站和与之相配置的从动通讯站之间存在一种通过设计产生的映射关系。这样的关系下面也称为主用户系统，因为总是至少有一个主用户参与到这一映射关系中。
根据图2，在总线系统B上建立了三个主用户系统MS1，MS2，MS3，其中主用户系统MS1由主用户M1和从用户S1和S2组成，类似地，主用户系统MS2包括通信用户M2，S3，主用户系统MS3包括通信用户M3。
从一个第一主用户系统、例如MS1的一个站出发与一个第二主用户系统、例如MS2的一个站之间的通信关系，按照基本标准EN 50170第二部分的规定不能建立。这一方面是由于，第一主用户系统MS1的设计使得主用户系统MS2的成员的站地址不公知，因此也就不能将该站地址用在由第一主用户系统的成员开始的通信过程中。此外，一个主用户系统的一个主用户和与之相配置的从用户之间所设计的通信关系也使得，一个接收来自远端主用户系统的消息的接收站识别出该消息不属于为其本身主用户系统所设计的通信关系。由此进一步导致所接收的消息被拒收，因而不能被登记或检测。
然而，不同主用户系统的从用户之间的通信关系可以通过横向联系建立，其中例如主用户系统MS1的主用户M1向分配给主用户系统MS1的从用户S2发出一个请求，即发送请求，该从用户S2随后广播它的数据，其结果是，所有与此总线系统相连的通信用户，由此主用户系统MS2的通信用户也都能在总线上同时收到这个数据。
一个被动通信用户，例如从用户S3，象其它通信用户一样，也接收到从用户S2发出的广播，能够检测所述数据，并根据为从用户S3设计的滤波器，识别是否应该将所收到的数据发给其应用程序使用。就这一点而言，通过横向联系可以建立从一个主用户系统到另一个主用户系统的通信。不言而喻，象上面一样，通过横向联系也能够建立同一主用户系统的通信用户之间的通信，而通常情况下，这些通信用户之间是不能直接通信的。由此例如能够在同一主用户系统的两个被动通信用户之间建立通信。
相反，迄今为止还不能在第一主用户系统的一个主用户和另一主用户系统的一个通信用户之间建立通信。上面已经解释，主用户系统MS3的主用户M3和主用户系统MS1的从用户S2之间的直接通信关系的失败之处在于，一个接收来自远端主用户系统的消息的接收站识别出该消息不属于为其本身主用户系统所设计的通信关系，因而此消息被拒收。
为了能够使主用户系统MS3的主用户M3和主用户系统MS1的一个通信用户，例如从用户S1之间建立通信，主用户M3必须将所发送的数据用一种特定的格式发送到总线上，其中特别是下发报文的前一部分，所谓的报文头，标记为索引项，使得能够通过被动通信用户S1的过滤器表。由此，主用户M3发送的报文至少在报文头方面对于接收站、亦即通信用户S1来说，会带来这样一种表象，即，好像该报文是由另一个通信用户，亦即一个主动或一个被动通信用户按照横向联系方式发出的。
根据本发明，各个主用户系统本身封闭的结构可让电报通过以便于电报从第一主用户系统的通信用户传送到另一主用户系统的通信用户。
这一点这样来实现，即，当主用户M3要给从用户S2下发送(absetzen)数据时，则产生一个报文，其特征是，目的地址填入“全部”，而源地址填入发送站的地址，在此处是主用户M3的地址。从用户S2将主用户M3所接收的报文识别为一种可在横向联系范围内接收下来的报文。
按照另一种可能的办法，通信用户S2将主用户M3下发的报文作为横向联系的有效报文接收的条件是，只有当这个报文通过一个内部标识标记为“响应”，以便主用户系统MS3的主用户M3下发的报文对于主用户系统MS1的从用户S2来说是横向联系的报文。这可以通过一个激励信号、例如主用户M1的激励信号来释放该横向联系报文。
在图3a，3b和4a，4b中特别展示报文头TH的列表项以及过滤器表FT的相应数据。根据图3a，报文T包括一个数据部分D和一个头部分，即报文头TH。报文头TH至少包括用于登录源地址QA和目的地址ZA的位置。目的地址ZA表示报文的接收站，源地址QA表示报文的发送站。此外还包括用于将报文标为发送请求或请求REQ的位置，以及用于将报文标为对发送请求的应答，即作为响应RES的位置。可以将请求REQ和响应RES的标识设定为在报文头中是分开的两个表项，其中报文中相应的位置用“1”表示请求时，对应的另一个位置当然只能用“0”来填。按照另一种办法可以设定，在报文头中只有一个位置，其中，第一种表项表示请求报文时，与之不同的第二种表项则表示响应报文。
图3b表示过滤器表FT，表中分别列出的是相配对的源地址和目的地址，其中每个接收报文的源地址和目的地址项与过滤器表中的相应的表项进行比较。当确定相符时，则处理这个报文，该通信用户将此报文发给应用程序使用。
图4a所示报文T与图3a所示报文T的不同之处是，没有明确给定目的地址。没有明确的目的地址则将此报文几乎发送给“所有站”。由于在报文T中不再包含目的地址信息，则根据图4b过滤器表相应地减少到只有源地址项的数据。然而需要指出的是，当根据图3b或图4b的过滤器表分别减少到只有站号的表项时，这样的信息是最少的。根据一个实施例可以知道，过滤器表分别包括至少站号的信息，以便基于源地址对所接收数据进行过滤，以及包括由此引出的源SAP方面的信息，以便基于在发送数据时所利用的SAP进行过滤。
如上所述，如果一个报文只有在通过一个内部标识标记为响应时才能接收为横向联系的有效报文，则验证这个标识不需要过滤器表形式的过滤，因只涉及简单的如果-就-判断，即如果识别为响应标识，则接收此报文，否则拒收此报文。
因此，对于远端主用户系统的主动通信用户来说，也存在给一个原本连接不上的主用户系统的通信用户发送数据的可能性。其前提条件是，这些通信用户具有上面所述类型的过滤器表，并将已发送报文的至少头部与根据设计在过滤器表中写入的数据进行比较，数据一致时检测相应的数据，并发给对应的应用程序使用。
这种新的通信方法可以优选地应用在同时或几乎同时影响所有的或一组系统部件的场合，尤其是要在一个服务站上触发紧急退出功能的场合。
根据图2，如果由主用户M3监视紧急退出功能，一旦触发了紧急退出，则主用户M3根据本发明向另一主用户系统的通信用户下发一个报文。当然这种应用不仅仅限于紧急退出的处理，而是也可以优选地应用于解决“同步停止”或类似的需要一定同步性的行动，或者是需要对所有与总线相连的通信用户进行快速通信的场合。

Claims (3)

1.一种可与一种分布式总线系统(B)一起使用的通信方法，其中，该分布式总线能用于技术过程自动化，在该总线系统(B)上连接有多个通信用户，其中至少包括两个主用户(M1，M2)和至少一个从用户(S1)，各个主用户(M1，M2)分别被分配给一个主用户系统(MS1，MS2)，所述主用户系统(MS1，MS2)没有物理上的相似之处，而只是确定在连接到总线系统(B)的多个通信用户(M1，M2，S1)之间是否可能具有通信关系，其中，至少从用户(S1)识别通过总线(B)发送的每条报文，并分析报文头中的数据，当该数据与存储在过滤器表中的索引项一致时，从用户将报文的数据发给其应用程序使用，其特征在于，当报文头的数据适合于通过从用户(S1)的过滤器表时，能够实现将来自远端主用户系统(MS2)的一个主用户(M2)的信息传送给第一主用户系统(MS1)的该从用户(S1)。
2.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，由主用户(M2)发送的报文对从用户(S1)来说至少在报文头上与同一主用户系统(MS1)的一个通信用户在所谓的横向联系范围内发送的报文是不同的。
3.如权利要求2所述的通信方法，其特征在于，由主用户(M2)发送的报文通过一个内部标识标记为“响应”，以便由主用户系统(MS3)的主用户(M3)下发的报文对于主用户系统(MS1)的从用户(S1)来说是横向联系报文，通过其本身主用户(M1)的一个激励信号，可释放该横向联系报文。
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