(57)【要約】【課題】特にイーサネット（登録商標）部品を用いて安全性に関するコントロールおよびプロセスデータを送信できることを意図した、コントロールシステムを提供する。【解決手段】本発明はコントロールシステムにおけるデータ送信方法に関し、第１ステーション１４は複数個のデータフィールドを有するデータフレーム４６を送信する。送信データで充填されるべき少なくとも1個のデータフィールドは、他の各ステーション１６〜２０に明確に割り当てられる。データフレーム４６は発信データフレーム４６’、４６’’として1つのステーションから次のステーションへ送信され、全てのステーションはそれぞれ割り当てられたデータフィールドを送信データで充填する。最後のステーション２０は、データフレームを戻りのデータフレーム４６’’’としてステーションのシリーズに返す。ステーション１４〜２０は戻りのデータフレーム４６’’’のデータフィールドにある他局からの送信データを読み取り、好ましくは各データフィールドはステーション１４〜２０に個々に割り当てられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信媒体（２６）を介して互いに接続されている、空間的に分布された複数個のステーション（１４〜２４）を有し、前記ステーション（１４〜２４）が、第１ステーション（１４）と少なくとも１個の第２ステーション（１６〜２２）と最後のステーション（２４）とを規定するように、直列（シリーズ）に論理配置されているコントロールシステム（１０）におけるデータ送信方法であって、前記方法は、
―  前記第１ステーション（１４）が複数個のデータフィールド（５０）を有するデータフレーム（４６）を生成し、全ての第２ステーション（１６〜２２；１６〜１８）および最後のステーション（２４；２０）が、送信データで充填するために少なくとも1個のデータフィールド（５０）を明確に割り当てられる工程と、
―  前記第１ステーション（１４）が、前記シリーズにおいて前記第１ステーション（１４）の後に来る前記第２ステーション（１６）に、前記データフレーム（４６）を発信データフレーム（４６’、４６’’）として送る工程と、
―  全ての第２ステーション（１６〜２２；１６〜１８）が、前記シリーズにおけるそれぞれの前のステーションから前記発信データフレーム（４６’、４６’’）を受け取り、それに割り当てられたデータフィールド（５０）に送信データを充填して、前記送信データを有する前記発信データフレーム（４６’、４６’’）を前記シリーズ内の次のステーションに送る工程と、
―  前記最後のステーション（２４；２０）が前記シリーズ内の前記前のステーションから前記発信データフレーム（４６’’）を受け取り、それに割り当てられたデータフィールド（５０）に最後の送信データを充填して、全ての前記送信データを有する前記データフレームを戻りのデータフレーム（４６’’’）としてステーションの前記シリーズに返す工程とを含み、
前記ステーション（１４〜２４）は、前記戻りのデータフレーム（４６’’’）内の前記データフィールド（５０）に基づき、他局からの送信データを読み取る、方法。
【請求項２】
前記第１ステーション（１４）が前記発信データフレーム（４６）を所定の時間間隔（６２）でサイクリックに生成し、それを次の第２ステーション（１６）に送る、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記データフレーム（４６）は、データフィールド（５０、７４）の少なくとも第１および第２グループを含んでおり、前記第１グループの前記データフィールド（５０）は全ての前記データフレーム（４６）にわたって個々の前記ステーションに固定的に割り当てられており、前記第２グループの前記データフィールド（７４）はそれぞれのデータフレーム（４６）に対する個々の要求に応じて前記ステーション（４６）に割り当てられる、請求項1または２に記載の方法。
【請求項４】
前記戻りのデータフレーム（４６’）は、前記発信データフレーム（４６’、４６’’）から逆順にステーション（１４〜２４）の前記シリーズを通過する、請求項1〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記第１ステーション（１４）は、前記戻りのデータフレーム（４６’’’）が所定の時間内に到着したかどうかを監視する、請求項1〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記通信媒体（２６）はイーサネット（登録商標）に適合できる送信リンクであり、前記データフレーム（４６）はイーサネット（登録商標）に適合できるデータフレームである、請求項1〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
少なくとも全ての第2ステーション（１６〜２２）が、前記発信データフレーム（４６）を、カットスルー法を用いて前記シリーズ内の次のステーションへ送る、請求項1〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
全てのステーション（１４〜２４）が前記発信データフレーム（４６）を正確に1つの次のステーションへ送る、請求項1〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記第１ステーション（１４）が、複数個のデータフレーム（４６、６４）を生成し、それらを発信データフレームとして直接連続して次の第2ステーション（１６）に送る、請求項1〜８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
個々のデータフィールド（５０ａ、５０ｂ）が、少なくとも2個のステーションにより交互に送信データを充填される、請求項1〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
個々のステーション（１４〜２４）は、前記データフレーム内の少なくとも1個のデータフィールド（７６）をフィールドバステレグラムに適合できる送信データで充填する、請求項1〜１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記ステーション（１４〜２４）は、前記発信データフレーム（４６’、４６’’）内の、自身の送信データを充填するためのデータフィールドと、戻りのデータフレーム（４６’’’）内の、他局からの送信データを読み取るための前記データフィールドとに個々に割り当てられる（４８）、請求項1〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記ステーション（１４〜２４）は、前記戻りのデータフレーム（４６’’’）の他局からの送信データを読み取り、それらを再配列してステーションに特有のデータワードを形成する、請求項1〜１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
前記第１ステーション（１４）は、複数個のステータスフィールドを有する全ての発信データフレーム（４６）を生成し、全ての第2ステーション（１６〜２２）は少なくとも1個のステータスフィールドを割り当てられており、且つ全ての第2ステーション（１６〜２２）は前記発信データフレームが通過する時にそのステータスフィールドを変える、請求項1〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
通信媒体（２６）を介して互いに接続されている、空間的に分布された複数個のステーション（１４〜２４）を有し、前記ステーション（１４〜２４）が、第１ステーション（１４）と少なくとも１個の第２ステーション（１６〜２２）と最後のステーション（２４）とを規定するシリーズに論理的に配置されている、設備または器械の自動コントロールのためのコントロールシステムであって、
前記第１ステーション（１４）が複数個のデータフィールド（５０）を有するデータフレーム（４６）を生成するように設計されており、全ての第２ステーション（１６〜２２；１６〜１８）および最後のステーション（２４；２０）は、送信データで充填するために少なくとも1個のデータフィールド（５０）を明確に割り当てられており、
前記第１ステーション（１４）はさらに、前記シリーズにおいて前記第１ステーション（１４）の後に来る前記第２ステーション（１６）に、前記データフレーム（４６）を発信データフレーム（４６’、４６’’）として送るように設計されており、
全ての第２ステーション（１６〜２２；１６〜１８）が、シリーズにおけるそれぞれの前のステーションから前記発信データフレーム（４６’、４６’’）を受け取り、それに割り当てられたデータフィールド（５０）に送信データを充填して、前記送信データを有する前記発信データフレーム（４６’、４６’’）を前記シリーズ内の次のステーションに送るように設計されており、
前記最後のステーション（２４；２０）が前記シリーズ内の前記前のステーションから前記発信データフレーム（４６’、４６’’）を受け取り、それに割り当てられたデータフィールドに最後の送信データを充填して、全ての前記送信データを有する前記データフレームを戻りのデータフレーム（４６’’’）としてステーションの前記シリーズに返すように設計されており、
前記ステーション（１４〜２４）は、前記戻りのデータフレーム（４６’’’）内の前記データフィールド（５０）における、他局からの送信データを読み取るように設計されている、コントロールシステム。
【請求項１６】
前記ステーションが、プロセスデータをサイクリックに加工し、それに基づいてコントロールデータを生成するように設計されている少なくとも1個のコントロールユニット（１２）を含み、また、プロセスデータを前記コントロールユニット（１２）に送り且つ前記コントロールユニットからコントロールデータを受け取るように設計されている、複数個のＩ／Ｏユニット（１４〜２４）を含んでいる、請求項1５に記載のコントロールシステム。
【請求項１７】
請求項1５または１６に記載のコントロールシステムにおけるステーションのための通信モジュール（８２）であって、発信データフレーム（４６’、４６’’）を受け取り、それに送信データを充填し、戻りのデータフレーム（４６’’’）から送信データを読み取り、且つ前記戻りのデータフレーム（４６’’’）を送り出すように設計された、通信モジュール（８２）。
【請求項１８】
請求項1５または１６に記載のコントロールシステムにおけるステーションのための通信モジュール（８２）であって、発信データフレーム（４６’、４６’’）を生成し、それを次のステーション（１６）へ送るように設計された、通信モジュール（８２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信媒体を介して互いに接続されている、空間的に分布された複数個のステーションを有し、前記ステーションが、第１ステーションと少なくとも１個の第２ステーションと最後のステーションとを構成するように、直列（シリーズ）に論理配置されているコントロールシステムにおけるデータ送信方法に関し、この方法は次の工程を含む。
すなわち、
―  第１ステーションが複数個のデータフィールドを有するデータフレームを生成し、全ての第２ステーションおよび最後のステーションが、送信データで充填するために少なくとも1個のデータフィールドを明確に割り当てられる工程と、
―  第１ステーションが、前記シリーズにおいて第１ステーションの後に来る第２ステーションに、発信データフレームとして前記データフレームを送る工程と、
―  全ての第２ステーションは、シリーズにおけるそれぞれの前のステーションから発信データフレームを受け取り、それに割り当てられたデータフィールドに送信データを充填して、送信データを有する発信データフレームをシリーズ内の次のステーションに送る工程と、
―  最後のステーションがシリーズ内の前のステーションから発信データフレームを受け取り、それに割り当てられたデータフィールドに最後の送信データを充填して、全ての送信データを有するデータフレームを戻りのデータフレームとしてステーションのシリーズに返す工程とを含む。
【０００２】
本発明は、また、設備または器械の自動コントロールを行なうコントロールシステムに関し、前記コントロールシステムは、通信媒体を介して互いに接続されている、空間的に分布された複数個のステーションを含み、前記ステーションが、第１ステーションと少なくとも１個の第２ステーションと最後のステーションとを構成するように直列（シリーズ）に論理配置されており、且つ前記ステーションは上記のデータ送信方法を実行するように設計されている。
【背景技術】
【０００３】
下記特許文献１には、フィールドバスに接続されたステーション（下記特許文献１ではバスサブスクライバと呼ばれている）を設計する方法が記載されている。特に、下記特許文献１は、インターバスとして公知のものを介して他のバスサブスクライバ／ステーションに接続されているステーションへの、論理的アドレスのフェールセーフな割り当てに関する。インターバスは、特に設備および器械の産業的オートメーションにおいて使用される、公知で且つ特定のフィールドバスシステムである。他の公知のフィールドバスシステムには、ＣＡＮバスとして知られているものおよびプロフィバスとして知られているものがある。
【０００４】
公知のフィールドバスシステムは、複数個の空間的に分布されたステーション／バスサブスクライバを、情報交換できるように互いに接続するために、使用される。この文脈において、フィールドバスシステムは、装置および器械の自動コントロールのためのコントロールシステムにおける通信媒体としての意図された使用から生じる通信要求に適合させられる。可能な限り最も単純で最も強固な配線に加えて、これらは特に、データ送信のための明確なタイミングレスポンスと、さらに多数のステーションからの比較的少量のデータを移送する能力とを含む。典型的には、フィールドバスは、それに接続された１個または数個の（インテリジェント）コントロールユニットと、装置または器械からセンサを介して状態信号を取り上げ、それらをコントロールユニットに報告し、および／または上位コントロールユニットからのコントロールデータを受け取り、それに基づいて適切なアクチュエータを作動させる、多数のリモートＩ／Ｏユニットとを有する。例として、Ｉ／Ｏユニットは、特に、ポジションスイッチ、光バリア、ロータリーポジショントランスデューサからの信号を取り上げることができ、そしてそれらをフィールドバスを介して上位コントロールユニットへ送信することができる。しばしばプログラム可能な論理コントローラ（ＰＬＣ）であるコントロールユニットは、特にソレノイドバルブ、コンタクタ、ドライブのようなアクチュエータのためのコントロールデータを決定するための基礎として、これらのプロセス変数を用いる。Ｉ／Ｏユニットは、フィールドバスを介して上位コントローラからコントロールデータを受け取り、アクチュエータを作動させる。
【０００５】
冒頭に引用されたインターバスは、個々の保存場所が接続されたステーション内にある大きいシフトレジスタのように作動する。バスマスタとして知られているものは、しばしば上位コントロールユニット内に物理的に配置されているが、それは、「シフトレジスタ」内の保存場所の数に対応する数のデータフィールドを有するデータフレームを生成する。このデータフレームは、バスマスタからシリーズに接続されたステーションへ送られ、その際、データフィールドが次々に1つのステーションから次のステーションへ送られる。シリーズの最後のステーションはデータフレームをバスマスタに返し、その結果、リング構造が最終的に得られる。バスマスタから出たスタートワードがリング構造を通過して再びバスマスタに到着し、後続のチェックサム評価において送信エラーが確認されなければ、バスマスタはコントロール信号を用いて、接続された全てのステーションに、ステーションがさらに加工するためにその時それぞれのシフトレジスタ内に存在するデータを受け容れる必要があることを知らせる。さらに、バスマスタが新しいデータ循環を開始したとき、個々のステーションは、内部に保存されたデータをリングの次のステーションに送信することにより、送信データが充填されたそれらの内部のシフトレジスタを「空にする」。したがって、インターバスの1つの特性は、循環するデータフレーム内のデータフレームの数は、接続されたステーションにおける保存場所の数に等しいことである。さらに、通信は、実際には、個々のステーションとバスマスタの間のみにて行なわれる。送信するステーションは先ず、データをバスマスタに送り、そしてバスマスタがそのデータを第２データサイクルにおける受信ステーションに送るため、バスマスタ機能を有していない２個のステーション間の相互接続通信は、1つの送信サイクルから次の送信サイクルへのみ可能である。インターバスコンセプトの利点は、確定的なタイミングレスポンス、すなわち、1個の情報を送信するのに必要な時間を高度の正確さで予知できることである。さらに、競合するメッセージ間の衝突が起らないことである。
【０００６】
これに反して、ＣＡＮバスシステムのようなメッセージ志向フィールドバスシステムとして知られるシステムの場合は、衝突が基本的に起こり得る。これは、個々のステーションが独立してメッセージを生成して送るからである。ＣＡＮバスの場合には、ステーションが異なるプライオリティを有していて、衝突が起きた場合に高いプライオリティを有するステーションが権威を主張するので、このような衝突は解決される。しかしながら、低いプライオリティを有しているステーションにとっては、このことは、少なくとも一時的にメッセージ送信を妨害されることを意味する。したがって、確定的なタイミングレスポンスを実行するためには、フィールドバスの最大利用レベルを限定する必要がある。これは、バスの利用レベルが増すにつれて、衝突の可能性が高まるからである。他方、ＣＡＮバスに基づくコントロールシステムは、基本的にバスマスタの介在なしに相互接続通信が可能であるため、より高いレベルのフレキシビリティを提供する。このことは、特に、緊急停止指令のような安全性に関するデータは、適切ならばブロードキャストテレグラムとしてでもより速く送信できることを意味する。
【０００７】
特定のフィールドバステクノロジーのほかに、イーサネット（登録商標）スタンダードとして知られているものに基づく通信ネットワークが、インターネットとパーソナルコンピュータとのネットワークの結果として、広く使用されるようになってきた。イーサネット（登録商標）ネットワークにおいて、各サブスクライバ（各ステーション）は、ＭＡＣアドレスとして知られている個々のアドレスを有している。基本的に、どのステーションもいかなる時間にもメッセージを送ることができる。各送信ステーションは、送られたメッセージが正しい形で読み取られるかどうかを確認するために、接続ラインを監視している。もし同時に送信しているステーションと衝突するなら、送られたメッセージは正しく読み取られない。衝突が起ると、ランダムに選ばれた時間の経過後に、各ステーションは再び送信データを送る。広く使用されているために、イーサネット（登録商標）ネットワークは、関連ハードウエア部品が低価格であるという利点を有する。しかしながら、それらは確定的なタイミングレスポンスを有さず、さらに、少数の接続ステーションによる比較的大量のデータの非サイクリック送信により最適化されている。逆に、コントロールシステムは第１にサイクリックなデータ送信を必要とする。しかしながら低価格のハードウエア部品は、技術的装置または技術的器械をコントロールするコントロールシステムにおけるステーション間の通信にも、イーサネット（登録商標）テクノロジーを使用するための努力が数年間なされてきたことを意味している。対応する部品の原則および供給者は、例えばドイツの出版物である下記非特許文献１に記述されている。
【０００８】
しかしながら、イーサネット（登録商標）部品を自動コントロールシステムに使用するための先に提案されたアプローチは、最適ではない。特に、ドライブに対しコントロールユニットから後続して生成される緊急停止信号の送信またはシャットダウン指令の送信のような安全性に関するコントロールデータの送信に関して、困難が生じる。例えばドライブコントロールに必要な、短いサイクルタイムでのデータ送信もまた、イーサネット（登録商標）部品に基づいて実行するのが難しい。
【特許文献１】独国特許第１９９３４５１４号明細書
【非特許文献１】Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ，Ｖｏｇｅｌ−Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ  Ｍｅｄｉｅｎ  ＧｍｂＨ，９７０６４  Ｗuｒｂｕｒｇ，ＩＳＢＮ  ３−８２５９−１９２５−０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような背景に対して、本発明の目的は、高度なリアルタイムの欲求下での設備または器械の自動コントロールのためのコントロールシステムにおいてデータを送信できるデータ送信方法を提供することである。
本発明の他の目的は、市販の部品、特にイーサネット（登録商標）部品を用いてコントロールおよびプロセスデータを送ることができ、かつ安全性に関するコントロールおよびプロセスデータを送信できることを意図したコントロールシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、前記目的は、ステーションが、戻りのデータフレームにおけるデータフィールドの他局からの送信データを読み取る、冒頭に述べたタイプのデータ送信方法により達成される。
本発明の他の局面によれば、冒頭に述べたタイプのコントロールシステムが提案される。このコントロールシステムにおいては、ステーションは、戻りのデータフレームにおけるデータフィールドの他局からの送信データを読み取るように設計されており、且つステーションは、自身の送信データで充填するために発信データフレームにおけるデータフィールドを個々に割り当てられており、且つ他局からの送信データを読み取るために戻りのデータフレームをおけるデータフィールドに割り当てられている。
【００１１】
もしステーションが、プロセスデータをサイクリックに加工しそれに基づいてコントロールデータを生成する、少なくとも1つのコントロールユニットを含み、また、プロセスデータをコントロールユニットに送信し、コントロールユニットからコントロールデータを受け取るように設計されている、複数個のＩ／Ｏユニットを含んでいるならば、特に好ましい。しかしながら、この新しい方法は基本的に、他のコントロールシステムおよび／または通信ネットワークにも使用できる。
【００１２】
他の態様によれば、本発明は、前述のタイプのコントロールシステムにおけるステーション用の通信モジュールを提案しており、この場合の通信モジュールは、本発明方法をステーションにおいて実行するように、すなわちその方法により通信プロトコルを実行するように設計されている。
したがって、本発明は、基本的に、インターバスから知られるコンセプト、すなわち複数個のデータフィールドを有するデータフレームの形成および送信に基づき、データフレームはステーションのシリーズにおいて1つのステーションから次のステーションへ送られる。しかしながら、インターバスの場合にはデータは典型的には発信データフレームからのみ読み取られるのに対し、個々のステーションは直接戻りのデータフレームから他局からの送信データを読み取るので、本発明は公知のインターバスとは異なる。好ましくは、個々のステーションは戻りのデータフレームからのみ他局からの送信データを読み取り、そして個々のステーションは自身の送信データを発信データフレームのデータフィールド内にのみ充填する。しかしながら、これ以外に、本発明のさらに一般的な改良形態において、この一般的原則に対する例外を認められる。
【００１３】
実際の実施においては、本発明は、仕様によれば大きい「シフトレジスタ」の形状であるインターバスとは根本的にことなる。これとは異なり、本発明は、通信媒体の物理的実施とは無関係である。以下に詳細に述べる特に好ましい改良形態において、通信媒体はイーサネット（登録商標）に適合できる送信リンクであり、データフレームはイーサネット（登録商標）に適合できるデータフレーム、すなわち基本的構造がイーサネット（登録商標）仕様に適合するデータフレームである。
【００１４】
公知のインターバスは、データ送信のためのリング構造を実施し、そこでは最後のステーションがデータフレームを論理的に言って直接第１ステーションに返すが、本発明では、発信データフレームと戻りのデータフレームとの両方が論理的に言って全てのステーションを通過する、「ダブルライン」を生成する。この手段によってのみ、個々のステーションは発信データフレームにおけるデータフィールドにそれら自身の送信データを充填することができ、そして戻りのデータフレームから他局からの送信データを読むことができる。この特性のために、各ステーションは、１送信サイクル内に循環データフレームを２度受け取る。これによって、２個以上の任意のステーション間のいかなる相互接続交通も１通信サイクル内に終了できる。したがって、本発明は高度のリアルタイムの要求を満足させるデータ通信を可能にする。
【００１５】
本発明はまた、任意のステーション間の極めてフレキシブルな通信を可能にする。したがって本発明は、ＣＡＮバスまたはイーサネット（登録商標）接続のようなメッセージ志向送信方法の利点を有する。
循環データフレームと本発明の直接的なクロスコミュニケーションとによって、本発明は非常に迅速で確定的な通信を可能にする。したがって本発明は、安全性に関するコントロールデータでさえも、以下にさらに詳述する方法で充分に送信するのに適している。
【００１６】
したがって、上記目的は完全に達成される。
本発明の好ましい改良形態において、第１ステーションは所定の時間間隔でサイクリックに発信データフレームを生成し、それを次の第２ステーションに送る。
本発明の好ましい、典型的な実施形態において、サイクルタイムすなわち２個の連続するが互いに独立したデータフレームの送信間の時間は、調節可能である。好ましい、典型的な一実施形態において、サイクルタイムは種々の中間工程において、約６０μｓと約６ｍｓとの間に調節できる。
【００１７】
この改良形態は、技術的設備または器械の自動コントロールに特に適している。なぜならば、情報は通常、そのようなコントロールシステム内でサイクリックに生成されるためである。特に、短いサイクルタイム、例えば６２．５μｓの場合、この改良形態によれば、機械内のドライブを調整するのに必要なプロセスおよびコントロールデータをこの新しい方法を用いて送信できる。換言すれば、この改良形態におけるコントロールシステムは、機械のドライブコントロールのコントロールループに一体化でき、これによって設備または器械の特に低価格でフレキシブルな自動化が可能となる。
【００１８】
他の改良形態において、データフレームは、少なくとも第１および第２グループのデータフィールドを含んでおり、その場合の第１グループのデータフィールドは全てのデータフレームにわたって個々のステーションに固定的に割り当てられており、第２グループのデータフィールドはそれぞれのデータフレームに対する個々の要求に応じてステーションに割り当てられている。
【００１９】
この改良形態は、通信におけるフレキシビリティを増し、データのスループットおよび送信速度という点に関してコントロールシステムを最適化できる。データフィールドの第１グループは、それらにアドレス情報を加える必要なしにデータを送信するために使用できる。これは、個々のデータフィールドの固定的な関係がアドレス構造を固定的に規定するからである。他方、データフィールドの第２グループは、個々のステーションのために追加の送信キャパシティを要求に応じて確保できる。データフィールドの第２グループは、診断データのような非サイクリックデータの送信に特に有利である。さらに、第２グループのデータフィールドは、例えば通信ネットワークに接続されたプリンタにＰＣから送られるプリンタデータのような、システムにとっては外部にある、利用できる通信媒体に関するデータの送信にも非常に有利である。特に好ましい一実施形態において、第２グループのデータフィールドは、全ての新しいデータフレームに対し「データフィールドフリー」状態にリセットされるフラグを用いて割り当てられる。したがって、第２グループのデータフィールドを充填したいステーションはフラグをチェックするだけでよく、適切であれば、「使用中」に設定する。非サイクリック通信は、好ましくは公知のアドレス指定方法を用いて処理され、次にアドレスは同様に第２グループのデータフィールドにおいて送信される。
【００２０】
他の改良形態において、戻りのデータフレームは、発信データフレームから逆順にステーションのシリーズを通過する。
これとは違って、戻りのデータフレームが異なる順に経路を取ることも、基本的に可能である。さらに、戻りのデータフレームを複数個または全ての接続されたステーションに同時に送信することも、基本的に可能であり、それは、例えばラジオリンクを送信媒体とする場合に容易に可能である。対照的に、この改良形態は、エラーのない通信を確実にするために、管理の複雑さが簡略化されるという利点を有する。とくに、好ましい改良形態の第１ステーションは、戻りのデータフレームが全ての接続されたステーションに到着したかどうかを非常に容易に監視することができる。これは、特に、例えば緊急停止コントロール指令のような安全性に関するデータの送信にとって、非常に重要なことである。
【００２１】
他の改良形態において、第１ステーションは、戻りのデータフレームが所定の時間内に到着するかどうかを監視する。
第１ステーションにおける戻りのデータフレームの監視は、安全性に関するデータの送信にとって特に有利である。なぜならば、これによって通信リンクの故障が非常に迅速に検知できるからである。リアルタイムの要求に応じて、第１ステーションは次に、リピートフレームを初期化するかまたはエラー処理ルーティンをスタートさせることができる。
【００２２】
特に好ましい改良形態において、通信媒体はイーサネット（登録商標）に適合できる通信リンクであり、データフレームはイーサネット（登録商標）に適合できるデータフレームである。
この改良形態では、市販の、したがって非常に低価格のハードウエア部品を少なくともある程度まで使用できる。さらに、この改良形態は、元来コントロールタスクに使用されているデータ送信リンクを、例えばＴＣＰ／ＩＰ適合データパケットのような他の目的にも使用することを非常に簡単にする。したがって、会社などにおいて部品のネットワークを作る場合にかなりの経費が節約できる。この改良形態の１つの特徴は、特に、全てのステーションがそれ自身のＭＡＣアドレスをもっていて、それにより基本的に種々のステーション間のランダムな通信を可能にする。しかしながら、本発明に関して、全てのステーションは、少なくとも発信データフレームを（および好ましくは戻りのデータフレームをも）、それぞれ唯一の正確に定められた他のステーションに送る。
【００２３】
他の改良形態において、全てのステーションは、カットスルー法として知られる方法で、発信データフレームをシリーズ内の次のステーションに送る。
カットスルー法はイーサネット（登録商標）に適合する送信リンクに特定されており、受信データフレームを、それぞれのステーションに完全に受け取られる前に実際に分析し送り出すステーションを含む。この改良形態は発信データフレームの受信と送信との間の遅延時間を減少させる。これによって、システムのサイクルタイムが非常に容易に最小化される。
【００２４】
他の改良形態において、全てのステーションは発信データフレームを正確に次の１つのステーションに送る。
これとは別に、特にイーサネット（登録商標）部品を使用している場合には、分岐を生成することもまた基本的に可能であろう。しかしながら、この好ましい改良形態は、ループの形成を阻む。さらに、送信リンク上の衝突は排除され、それによって非常に短いサイクルタイムでの確定的なタイミングレスポンスの出力が可能になる。
【００２５】
他の改良形態において、第１ステーションは複数個のデータフレームを生成し、それらを発信データフレームとして直接に連続して次の第2ステーションに送る。
この改良形態はそれ自体、コントロールシステムにおけるデータ送信用の公知の方法に対する発明的な発展であり、この改良形態において、第１ステーションは、１つの送信サイクル内で複数個のデータフレームを生成して送る。換言すれば、第1発信データフレームとそれに直接続くデータフレーム（後続フレーム）がそのサイクルタイム内に送られる。サイクリックに送信されるべきデータの量が非常に大きく、且つ1個のデータフレームの長さが特定の最大値を超えてはならない場合に、この改良形態は特に有利である。したがって、大量のサイクリックデータを送る必要があり、且つ使用されるデータフレームがイーサネット（登録商標）仕様に規定されている約１５００バイトの長さを超えてはならない場合に、本改良形態は特に有利である。
【００２６】
他の改良形態において、データフレーム内の個々のデータフィールドは、少なくとも２個のステーションにより交互に送信データを充填される。
この改良形態はそれ自体、コントロールシステムにおけるデータ送信用の公知の方法に対する発明的なさらなる発展であり、この実施形態は個々のデータフィールドが1つのサイクルから次のサイクルへ異なるステーションにより充填されるマルチプレックスモードを実行する。しかしながら、この場合、それぞれのデータフィールドもまた、存在するステーションに明確に割り当てられる。コントロールシステム内に異なる反復速度を有するサイクリックデータが存在する時に、マルチプレックスモードは特に有利である。この場合、速度のより遅いステーションは、マルチプレックスモードの個々のデータフィールドを分け持つことができるため、利用できる全体の送信キャパシティが最適な程度まで利用される。
【００２７】
他の改良形態において、個々のステーションはデータフレーム内の少なくとも1個のデータフィールドをフィールドバステレグラムと適合できる送信データで充填する。前記送信データがＣＡＮバス、プロフィバスおよび／またはデバイスネット上のテレグラムに適合できるならば、特に好ましい。
この改良形態において、前記バステレグラムは、この新規の方法を用いて「トンネル状に」送信される。この改良形態により、存在するフィールドバスネットワークおよびそれらのコンポーネントを非常に容易に一体化できる。安全性に関するプロセスおよびコントロールデータがこのようにトンネル状に送信されることは、特に好ましい。なぜならば、この場合、テストされ、および確かめられ、または容認されたコンポーネントを安全志向のオートメーションに使用できるからである。
【００２８】
他の改良形態において、ステーションは、発信データフレーム内の、自身の送信データを充填するためのデータフィールドと、戻りのデータフレーム内の、他局からの送信データを読み取るためのデータフィールドとに個々に割り当てられる。
この改良形態により、通信媒体上の任意のステーション間の非常にフレキシブルで迅速な情報送信が可能となる。とくに、この改良形態により、ステーションが、1送信サイクル内の複数個の他のステーションからの情報またはデータを受け取ることが非常に簡単になる。この目的のために、ステーションは、戻りのデータフレームから個々に特定のデータを取り出すだけでよい。
【００２９】
他の改良形態はそれ自体、コントロールシステムにおけるデータ送信用の公知の方法に対する発明的なさらなる発展であり、この改良形態において、ステーションは、戻りのデータフレーム（または種々の戻りのデータフレーム）から外部の送信データを読み取って、それらを再配列してステーションに特有のデータワードを形成する。したがって、全てのステーションは、データソータを有する上記のタイプの通信モジュールを含み、このデータソータは、戻りのデータフレームの他局からの送信データを再配列してステーションに特有のデータワードを形成するように設計されている。
【００３０】
これに代わるもの変形として、例えば、実際にトランスミッタ上のまたは送信中の他局からの送信データを、受信者に適した方法でコンパイルすることもまた可能である。これに対し、好ましい改良形態はより高いレベルのフレキシビリティを有している。なぜならば、全ての受信ステーションは、個々にそれに関連する他局からの送信データをコンパイルして、受信ステーションにおける後続データの加工を最適に行なうことができるからである。特に、送信データは、ステーションに特有の異なる組み合わせにおいて、異なる方法で複数回コンパイルできる。受信者に特有のデータソーティングが通信モジュールにおいて、すなわち非常に低いレベルのＯＳＩリファレンスモデルで行なわれると、この文脈において特に好ましい。なぜならば、受信ステーションに対し、より高度に適用すれば、再配列されたデータをその後非常に迅速且つ便利に加工できるからである。これによって広範囲の相互作動が行なわれる。さらに、この改良形態は、後続フレームの使用および／または上記のタイプのマルチプレックスモードの使用と組み合わせると、特に有利である。なぜならば、複数個の戻りのデータフレームにわたる送信データのコンパイルが非常に単純化されるからである。
【００３１】
他の改良形態において、第１ステーションは、複数個のステータスフィールドを有する全ての発信データフレームを出し、その場合、全ての第2ステーションは少なくとも1個のステータスフィールドに割り当てられており、且つ全ての第2ステーションは発信データフレームの通過毎にステータスフィールドを変える。
このようなステータスフィールドは、ライフモニタリングを非常に容易に実行するために使用できる。各ステーションが通過時にそのステータスフィールドを変えることは、第1ステーションが、もともと存在した第2ステーションが依然として存在し、各サイクルの終わりにアクティブな状態にあるかどうかをチェックできることを意味する。この新規の方法を安全性に関するプロセスおよびコントロールデータの送信に使用する場合に、この改良形態は特に有利である。なぜならば、安全性に関するステーションの故障は、安全の危機状態であり、適切なエラーメッセージまたはエラー処理ルーティンをスタートさせる必要があるからである。
【００３２】
上述しさらに以下に説明する特徴は、それぞれ示唆した組み合わせのみならず、本発明の範囲から逸脱することなく他の組み合わせまたは単独で使用できることは言うまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の実施形態例は図面に示されており、以下に詳述する。
図１において、新規コントロールシステムの実施形態例は、全体として参照番号１０で示されている。
コントロールシステム１０は、例えばプログラム可能なロジックコントローラであるコントロールユニット１２を含み、これはここではＰＬＣと呼ぶ。あるいは、これは異なるコントロールユニット、例えば産業用ＰＣであってもよい。コントロールユニット１２は、製造または運搬設備のような技術的設備（ここではこれ以上詳細に図示せず）を応用レベルでコントロールする。この点において、それは、センサを用いて把握した、設備からのプロセスデータまたは状態データを加工して、アクチュエータの作動のために用いるコントロールデータを生成する。センサおよびアクチュエータと通信するために、コントロールユニット１２は新規方法の実施形態例を以下のように実施するための通信ネットワークを使用する。
【００３４】
ローカルなセンサおよびアクチュエータと通信するために、この場合のコントロールユニット１２は、本発明において第１ステーションである、いわゆるバスマネージャー１４を有する。本発明の他の実施形態例において、バスマネージャーはコントロールユニット１２とは別に実施されてもよい。この場合、コントロールユニット１２は、本発明における第２ステーションとしての、通信ネットワークに接続している通信モジュールを含む。
【００３５】
コントロールシステム１０は、また、複数個のステーション１６、１８、２０、２２、２４を含んでおり、ステーション１６〜２２は本発明において第２ステーションであり、一方、本実施形態例におけるステーション２４は本発明における最終ステーションである。図の実施形態において、ステーション１６〜２４はそれぞれ、センサから入力信号を受け取りアクチュエータにコントロール信号を出力するように設計されたＩ／Ｏユニットである。
【００３６】
バスマネージャー１４（したがって、およびコントロールユニット１２）は、通信媒体２６を介してステーション１６〜２４に接続されている。この場合、通信媒体２６はスイッチ２８を含んでおり、スイッチ２８はその1つの可能な実施態様として図示されている。具体的には、この場合のバスマネージャー１４は、イーサネット（登録商標）ケーブルを介してスイッチ２８の接続部に接続されている。スイッチ２８の第２接続部は、さらなるイーサネット（登録商標）ケーブルを介してステーション１６の第１接続部に接続されている。ステーション１６の第２接続部は、さらなるイーサネット（登録商標）ケーブルを介してステーション１８の第１接続部に接続されている。最後に、ステーション１８は、第２接続部とさらなるイーサネット（登録商標）ケーブルとを介してステーション２０に接続されている。したがって、バスマネージャー１４とスイッチ２８とステーション１６〜２０とは、各ステーションが隣接ステーションと点対点でシリーズに接続された状態で、物理的にシリーズに配置されている。
【００３７】
この実施形態例において、スイッチ２８はまた、第３接続部とさらなるイーサネット（登録商標）ケーブルとを介してステーション２２に接続されており、第４接続部とさらなるイーサネット（登録商標）ケーブルとを介してステーション２４に接続されている。したがって、本実施形態例のコントロールシステム１０における通信ネットワークは、シリアルトポロジーとスタートポロジーとを含むハイブリッド形状を有する。しかしながら、論理的には、全てのステーション１６〜２４とバスマネージャー１４とは以下にさらに詳細に説明するようにシリーズに配置されている。
【００３８】
単純化された本実施形態例において、ステーション１６はそれに接続された保護ドアを有する。これは、保護ドアの開状態または閉状態を監視するのに使用できるセンサを含む。同様に、ステーション１８はそれに接続された緊急停止スイッチ３２を有し、またステーション２０はそれに接続された光グリッド３４を有する。前記３個のセンサ３０、３２、３４は、自動的に作動する設備を保護するためのセンサの典型的な例である。本発明はこのような安全センサの使用に限定されないことは言うまでもなく、すなわちステーション１６〜２０はまた、それらに接続された標準的コントロールタスクのためのセンサを有してもよい。
【００３９】
この場合、ステーション２２および２４は、例として、それらに接続されたソレノイド弁３６、３８とドライブ４０とを有する。これらは自動的にコントロールされる設備において使用される典型的なアクチュエータであるが、本発明はこれらのアクチュエータに限定されるものではない。
この実施形態例において、個々のステーションとバスマネージャーとスイッチとの接続は、カテゴリ（ＣＡＴ）５イーサネット（登録商標）ケーブルで行なわれている。ゆえに、ステーション、バスマネージャーおよびスイッチの個々の接続４２は、ＲＪ４５接続４２である。しかしながら、本発明の他の実施形態例において、他のライン、例えばグラスファイバケーブルまたは他のラジオリンク（例えばＷＬＡＮ）を用いることも可能である。
【００４０】
この新規方法によれば、バスマネージャー１４は規則的な時間間隔で、バステレグラム４４を生成し、このバステレグラムは複数個のデータフィールド（この場合、図示せず）を有するデータフレーム４６を含む。図１の実施形態例において、バステレグラム４４は、冒頭にイーサネット（登録商標）ヘッダ−を有し且つ結びのチェックサムを有する、イーサネット（登録商標）に適合できるテレグラムである。このイーサネット（登録商標）テレグラムにより提供されるデータエリアは、データフレーム４６である。
【００４１】
バスマネージャー１４は、バステレグラム４４を、ロジカルシリーズにおいてそれに後続するステーション１６に送る。この場合、ＭＡＣアドレスを用いてイーサネット（登録商標）から知られる方法でステーション１６をアドレス指定する。ステーション１６は、バステレグラム４４を受け取り、それに割り当てられたデータフィールドを下記の方法により送信データで埋め、そして新しいイーサネット（登録商標）に適合できるバステレグラム（ここには図示せず）を有するデータフレーム４６を次のステーション１８に送る。この文脈において、ステーション１６は次に、そのＭＡＣアドレスを用いてステーション１８をアドレス指定する。同様に、ステーション１８はデータフレームをステーション２０に送る。次に、ステーション２０はデータフレームをステーション２２に送る。そこから、データフレームはステーション２４に送られ、その後データフレーム４６は逆順にステーション２２〜１６を通り、最終的にバスマスタ１４まで伝わる。この文脈において、データフレーム４６は、目的地ステーションのそれぞれのＭＡＣアドレスを用いて1つのステーションから次のステーションへ送られる。スイッチ２８は透明であり、すなわち、それが物理的に存在しても、その過程でデータフレーム４６を変更することなく、それぞれの送信ステーションからアドレス指定された受信ステーションへだけデータフレーム４６を送る。
【００４２】
図２は、簡略化した実施形態における、1つのステーションから次のステーションまたは前のステーションへのデータフレーム４６の送信を示し、この実施形態においても通信ネットワークのフィジカルトポロジーはロジカルシリーズに対応する。この場合、同一参照記号は前と同一の要素を示す。
データフレーム４６は先ずバスマネージャー１４によりステーション１６に送られるが、この際バスマスタ１４はＭＡＣアドレスを用いてステーション１６をアドレス指定する。ステーション１６はデータフレーム４６内のそれに割り当てられたデータフィールドを送信データで充填し、そしてその新しい送信データを含むデータフレーム４６’をステーション１８へ送る。ステーション１８はそれに割り当てられたデータフィールドに送信データを入れ、そしてステーション１６およびステーション１８からの送信データを含むデータフレーム４６’’をステーション２０に送る。ステーション２０はそれに割り当てられたデータフィールドをその送信データで充填し、そして全ての送信データを含むデータフレーム４６’’’をステーション１８に返す。リターンパスにおいて、データフレーム４６’’’は、バスマネージャー１４に到達するまで、全てのステーションを通過する。したがって、バスマネージャーを含む全てのステーションは、もし適切に構成されていれば、他のステーションからの送信データ（extraneous transmission data from the other stations）を読み取ることができる。
【００４３】
個々のステーション１６〜２０がどのデータフィールドをそれ自身の送信データで充填することができるか、およびステーション１６〜２０とバスマネージャー１４とが他局からの送信データを含むどのデータフィールドを読むことができるかに関する割り当ては、コントロールモードがスタートする前に、コンフィグレーションモードにおいて個々に設定され、それは白抜きの矢印４８で示されている。
【００４４】
図３は、データフレーム４６のサイクリック循環と個々のデータフィールドの充填および読み取りとを記号的に示したものである。データフレーム４６はこの場合、異なるサイズの８個のデータフィールド５０を有するサークルセグメントとして示されている。この場合の８個のステーションのそれぞれは、送信データで充填するためだけのデータフィールド５０を割り当てられている。例として、ステーション１８はデータフィールド２を送信データで充填し、ステーション２０はデータフィールド３を充填し、ステーション２２はデータフィールド４を充填する。ステーションが前のステーションからデータフレーム４６を受け取った時およびステーションがデータフレーム４６を次のステーションへ送る前または送っている時に、データフィールド５０はそれぞれ送信データで充填される。データフレーム４６の受信および送信は、矢印５２により記号的に示されている。
【００４５】
全ての送信データを充填されたデータフレーム４６は最後のステーション２４から反対方向に（矢印５４）返され、個々のステーションは他のデータフィールドの他局からの送信データを読むことができる。例として、図３は、ステーション１８がデータフィールド１からの送信データ、すなわちステーション６からの送信データを読むことを示している。この場合、ステーション２０は、データフィールド２および５からの送信データを読み、ステーション２２は、データフィールド７からの送信データを読む。データフレーム４６がバスマネージャー１４から最後のステーション２４にいったん送られ、再び戻されると、ここにある全てのステーションは、それら自身の送信データを送り他局からの送信データを読む機会を有するようになる。
【００４６】
図４は、本発明の種々の実施形態例におけるデータフレーム４６の送信のタイミングを示す。参照番号６０は、データフレーム４６（さらに詳細に言えば、データフレーム４６を含むバステレグラム４４）の長さを示す。参照番号６２は、サイクルタイム、すなわち２個の連続するが互いに独立したデータフレーム４６が生成される間の時間を示す。
図４Ａは、正確に1個のデータフレーム４６が各サイクルタイム６２において生成されて送られる、タイミング図を示す。本発明の好ましい実施形態例において、データフレーム４６はサイクルタイム６２以内にバスマネージャー１４に戻らねばならず、その結果、バスマネージャー１４はもし適切であれば次のサイクルタイムにリピートフレームを送ることができる。この好ましい実施形態は、個々のステーション間のリンクが常に1個のバステレグラム４４のみを運んでいるために、イーサネット（登録商標）にありがちな衝突を避けることができるという利点を有する。しかしながら、これとは異なり、第１データフレーム４６ａがバスマネージャー１４に再び到達する前であっても、第２データフレーム４６ｂを送ることは基本的に可能である。
【００４７】
図４Ｂは、バスマネージャーが各サイクルタイム６２において２個の直接連続するデータフレーム４６、６４を生成して送る、実施形態例を示す。各第２データフレーム６４は後続フレームとして示されており、別個のバステレグラムと共に送られる。しかしながら、論理的には２個のデータフレーム４６、６４は互いに属し合っており、すなわち、イーサネット（登録商標）テレグラム（典型的には１５００バイト）に提供されたデータワードが全ての接続されたステーションに必要なデータフィールドを提供するには不充分であっても、２個の別のフレーム４６、６４への分割は、この場合、イーサネット（登録商標）仕様のテレグラム幅を知るためにのみ作成される。
【００４８】
図４Ｃは、個々のデータフィールド５０がマルチプレックスモードで使用されている実施形態例を示す。第１送信サイクルにおいて、データフィールド５０ａは、例えばステーション１８により送信データを充填される。次の送信サイクルにおいて、同一データフィールド（ここでは５０ａで示す）は、代わりにステーション２０により送信データを充填される。第３送信サイクルにおいては、ステーション１８が再びデータフィールド５０ａ等を充填する。同時に、データフレーム４６内の他のデータフィールドは、他のステーションに単独で割り当てられてもよい。すでに述べたように、個々のステーションが他のステーションよりも短い連続時間で送信サイクルを有することができるように、マルチプレックスモードを使用できる。
【００４９】
図４Ｄは、図４Ｂに示された後続フレームと図４Ｃに示されたマルチプレックスモードとの両方を使用する実施形態例を示す。好ましくは、マルチプレックスモードのデータフィールドは、この場合、後続フレーム６４においてのみ送信される。
図５は、種々のイーサネット（登録商標）バステレグラム４４ａ、４４ｂ、４４ｃが通信媒体２６を用いて送信される、この新規方法の実施形態例を示す。公知のように、各イーサネット（登録商標）バステレグラムは、イーサネット（登録商標）ヘッダ７０とチェックサム７２とを有している。イーサネット（登録商標）ヘッダ７０は、それ自体、イーサネット（登録商標）に適合できる通信媒体向きに設計されており、トランスミッタおよびレシーバのＭＡＣアドレスを含む。イーサネット（登録商標）テレグラムのデータエリアは、個々のステーションと個々に関連するデータフィールド５０を収容する。データフィールド５０は、図５には別途示されていないが、「サイクリック」という言葉で指示されており、これは、個々に割り当てられたデータフィールドは好ましくは各ｎ番目（ｎ＝１、２、３…）のバステレグラムでのデータのサイクリック送信に使用されるためである。さらに、この場合のバステレグラム４４は、そのデータエリアに非サイクリックデータエリア７４を含む。要求に応じて、個々のステーションは非サイクリックデータエリアを送信データで充填することができる。もし非サクリックデータエリア７４があるステーションにより送信データを充填されているならば、それは、例えば非サイクリックエリアのスタートにおいて設けられてよいオキュペーションフラグ（ここには図示せず）により知らされる。したがって、非サイクリックエリア７４においてデータを送ろうとするステーションは、非サイクリックエリア７４が前のステーションにより充填されていない場合にのみ、データを送れる。このことは、オキュペーションフラグ（図示ず）により容易に見分けられる。
【００５０】
特に好ましい実施形態において、２個のそのようなバステレグラム４４ａ、４４ｃは、それらの間に送信されるさらなるイーサネット（登録商標）バステレグラム４４ｂを有することができ、このさらなるバステレグラム４４bは、例えばＴＰＣ／ＩＰに基づくプロトコル構造を観察する。このように、コントロールシステム１０のためのコントロールデータに加えて、他のデータもまた送信できる。したがって、例として、通信媒体２６に接続されたＰＣは、同様に通信媒体に接続されたプリンタへプリンタデータを送信することができ、これらのデータはコントロールデータから完全に独立させることができる。
【００５１】
図６は、コントロールデータと他のデータとを共に通信媒体６を介して送信する方法の他の実施形態例を示す。図５に示した実施形態とは異なり、ＴＣＰ／ＩＰに適合できるデータはこの場合、各バステレグラム４４ａ、４４ｂ、４４ｃの非サイクリックデータエリア７４において送信される。この代替案は、システムのサイクルタイムが従来のイーサネット（登録商標）テレグラムの独立した送信を許容しないかまたは衝突のリスクが大きい状態でのみ許容する場合に、特に好ましい。しかしながら、本発明の好ましい実施形態において、コントロールデータのサイクリック送信のためのデータフィールド５０は常に、データフィールド５０が個々に割り当てられる各ステーションのために確保されている。
【００５２】
他の実施形態例によれば、図５および６に示されたテレグラム４４はまた、従来のフィールドバステレグラムに適合できるテレグラムデータの送信に使用されるさらなるデータエリア７６をも含む。特に好ましい１つの実施形態において、データエリア７６はセイフティバスｐとして知られる仕様に基づく送信データの送信に使用される。これは、追加のプロトコルレベルが安全に関するコントロールデータを送信させる、ＣＡＮバス（ＣＡＮに適合できる）に基づく特定のバスシステムである。特に好ましい実施形態において、データフィールド５０は標準コントロールタスクのためのコントロールデータを送信するために使用され、データエリア７４は、安全センサ３０、３２、３４からの状態情報やアクチュエータ３６〜４０のためのストップ指令などのセイフティバスｐに適合できる安全関連のコントロールデータの送信に使用され、データエリア７４は、個々のステーションがそれぞれ個々のリクエストにのみ応えて送る診断データの送信に使用される。
【００５３】
図７は、ステーション1６のような個々のステーションの構造設計を示すための簡単なブロック図である。参照番号８０は、ステーション１６のアプリケーションレベルを表すマイクロコントローラを示す。このマイクロコントローラはコントロールシステム１０内のステーション１６の機能、すなわちこの場合はＩ／Ｏユニットの機能を実行する。マイクロコントローラの代わりに、例えばＰＣまたはアプリケーション特有のＩＣ（ＡＳＩＣ）のような、アプリケーション特有のタスクを実行する他の部品を用いてもよい。
【００５４】
アプリケーション８０は、本発明の方法に基づいて通信プロトコルを実行するように設計された通信モジュール８２と通信する。通信媒体２６がイーサネット（登録商標）に適合できる送信リンクである好ましい実施形態において、通信モジュール８２は２個のコネクション８４、８６を介してそれぞれのプロトコルブロック８８、９０に接続されている。プロトコルブロック８８、９０は、ＲＪ４５接続４２と繋がっており、且つ本発明に基づくデータフレーム４６が埋め込まれている、イーサネット（登録商標）に適合できるバステレグラム４４を出す。データフレーム４６とデータエリア７４、７６（もし必要ならば）とは、通信モジュール８２により生成される。さらに、各ステーション１６はメモリ９２を含んでおり、このメモリ９２は、特に、それ自体のまたは他局からの送信データを書き込み読み取るためのデータフィールド５０を各ステーションに割り当てるために使用されるコンフィギュレーションデータを保存する。
【００５５】
図７に示した実施形態例において、通信モジュール８２はＡＳＩＣの形態であり、ＡＳＩＣは、例えば６２．５μｓまたは１２５μｓのサイクルタイムに特に好ましい。これとは違って、通信モジュール８２は適切なハードウエアプラットフォーム上で実行されるソフトウエアブロックの形態であってもよい。後者は、例えば１ｍｓまたは５ｍｓの長いサイクルタイムに特に好ましい。
【００５６】
図８は、２個の連続する戻りのデータフレーム４６、６４からの送信データが、アプリケーション１００に対し最適に加工され得る状態にあるように、読み取り時に再配列またはコンパイルされる好ましい実施形態の模式図である。読み取られた送信データは、データソータ１０２にコンパイルされて、アプリケーション１００がアクセスする新しいデータワードまたはデータフレーム１０４を形成する。このために、データソータは、システムが初期化された時にバスマネージャー１４によってそれに割り当てられるソーティングテーブル１０６を使用する。種々のパターンによって示されているように、データソータ１０２は連続的な戻りのデータフレーム４６、６４からの個々の送信データを読み取ることができ、それらを新しいデータワード１０４にコンパイルでき、従って後続フレームでの特に有利な操作ができる。さらに、データソータ１０２はまた、各場合に正確に交互にマルチプレックスモードに充填されるデータフィールドと連関もできる。このために、データソータ１０２は、データフレームカウンタ（ＦＣ）とサイクルカウンタ（ここには図示せず）とを用いる。前者は送信サイクル内の連続する後続フレームをカウントまたは識別し、後者はデータフレームを異なる送信サイクルから区別する。
【００５７】
本発明の好ましい実施形態を、イーサネット（登録商標）に適合できる通信媒体を参照して説明した。イーサネット（登録商標）は広く使用されている通信プラットフォームであり、そのために必要なハードウエアおよびソフトウエア部品が低価格で市販されているため、これは特に好ましい。しかしながら、これとは違って、本発明は基本的に他の通信媒体でも実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】新規コントロールシステムの実施形態例の模式図である。
【図２】新規コントロールシステムの他の実施形態例の模式図である。
【図３】新規方法を説明するための記号図である。
【図４】新規コントロールシステムの作動の種々の態様または新規方法の種々の実施形態例を示すタイミング図である。
【図５】新規方法の１実施形態例において連続的に送信された複数個のイーサネット（登録商標）テレグラムを示す図である。
【図６】新規方法の他の実施形態例において連続的に送信された複数個のイーサネット（登録商標）テレグラムを示す図である。
【図７】新規コントロールシステムのステーションの模式図である。
【図８】戻りのデータフレームから読み取られた時にデータが再配列される、好ましい実施形態例の模式図である。
【図１】
2008526059.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2008526059.tif 000011
2008526059.tif 000012
2008526059.tif 000013
2008526059.tif 000014
2008526059.tif 000015
2008526059.tif 000016