(57)【要約】通信システムにおいて、第１のマスタユニットおよび第２のマスタユニットと、少なくとも１つのスレーブユニットとが、二重導線構造を介して互いに接続されている。ここで、第２のマスタユニットはマスタ結合装置を備えており、前記マスタ結合装置は、制御ユニットと受信ユニットと送信ユニットとの間を切換接続しており、第１の動作モードにおいて、上記第１のマスタユニットからのデータ信号が二重導線構造上で受信されると、制御ユニットを受信ユニットおよび送信ユニットから分離し、第２の動作モードにおいて、上記第１のマスタユニットからのデータ信号の二重導線構造上での受信が中断されると、制御ユニットを受信ユニットおよび送信ユニットに接続させて、二重導線構造上でのデータ伝送を行う。
2010510741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重導線構造（４；４１、４２、４３、４４）を介して互いに接続された第１のマスタユニット（１、１１０）および第２のマスタユニット（２；２００；２１０）、並びに、少なくとも１つのスレーブユニット（３）を含み、
上記第１のマスタユニット（１、１１０）および上記第２のマスタユニット（２；２００；２１０）は、
第１の端子（１１１、２２２）を介して上記二重導線構造（４；４１、４２、４３、４４）に接続された、データ信号を送信するための送信ユニット（１１、２２）と、
第２の端子（１１２、２２１）を介して上記二重導線構造（４；４１、４２、４３、４４）に接続された、データ信号を受信するための受信ユニット（１２、２１）と、
上記送信ユニットと上記受信ユニットとに接続された、データ信号を伝送するための制御ユニット（１３、２４）とを有し、
上記第２のマスタユニット（２；２００；２１０）は、マスタ結合装置（２３；２３０；２３１）をさらに有し、
上記マスタ結合装置は、上記制御ユニット（２４）と上記受信ユニット（２１）と上記送信ユニット（２２）との間に接続されており、第１の動作モードにおいて、上記第１のマスタユニット（１；１１０）からのデータ信号を上記二重導線構造（４；４１、４２、４３、４４）上で受信すると、上記制御ユニット（２４）を上記受信ユニット（２１）および上記送信ユニット（２２）から分離させ、第２の動作モードにおいて、上記第１のマスタユニット（１；１１０）からのデータ信号の上記二重導線構造（４；４１、４２、４３、４４）上の受信が中断すると、上記制御ユニット（２４）を上記受信ユニット（２１）および上記送信ユニット（２２）に接続させて、上記二重導線構造（４；４１、４２、４３、４４）上でデータ伝送を実行することを特徴とする、通信システム。
【請求項２】
上記スレーブユニットが、スレーブ結合ユニット（３６）と、第１の端子（３１）と、第２の端子（３２）と、第３の端子（３３）と、第４の端子（３４）とを備え、
上記スレーブユニットの上記第１の端子（３１）は、上記第１のマスタユニット（１）の送信ユニット（１１）に接続されており、
上記スレーブユニットの上記第２の端子（３２）は、上記二重導線構造（４）の第１の通信路（４１）を介して、上記第２のマスタユニット（２）の受信ユニット（２１）に接続され、
上記スレーブユニット（３）の上記第３の端子（３３）は、上記第２のマスタユニット（２）の上記送信ユニット（２２）に接続されており、
上記スレーブユニット（３）の上記第４の端子（３４）は、上記二重導線構造（４）の第２の通信路（４２）を介して、上記第１のマスタユニット（１）の上記受信ユニット（１２）に接続されており、
第１の動作モードでは、上記第２のマスタユニット（２）の上記マスタ結合装置（２３）が、上記第２のマスタユニットの上記送信ユニット（２２）に接続された上記第１の端子（２２２）と上記受信ユニット（２１）に接続された上記第２の端子（２２１）とを短絡させ、
第２の動作モードでは、上記スレーブユニット（３）の上記スレーブ結合ユニット（３６）が、上記スレーブユニットの上記第１の端子（３１）を上記スレーブユニットの上記第４の端子（３４）に短絡させると共に、上記第２のマスタユニット（２）の上記マスタ結合装置（２３）が、上記第１の通信路（４１）および上記第２の通信路（４２）上でデータ伝送を行うために、上記第２のマスタユニットの上記第１の端子（２２１）および上記第２の端子（２２２）の短絡を開放して、上記制御ユニット（２４）を上記送信ユニット（２２）および上記受信ユニット（２１）に接続させることを特徴とする、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
上記スレーブユニット（３）が、スレーブ結合ユニット（３６）と、第１の端子（３１）と、第２の端子（３２）と、第３の端子（３３）とを備え、
上記スレーブユニット（３）の上記第１の端子（３１）は、上記第１のマスタユニット（１）の上記送信ユニット（１１）に接続されており、
上記スレーブユニット（３）の上記第２の端子（３２）は、上記二重導線構造（４）の第１の通信路（４１）を介して、上記第２のマスタユニット（２００）の上記受信ユニット（２１）に接続されており、
上記スレーブユニット（３）の上記第３の端子（３２）は、上記二重導線構造（４）の第２の通信路（４２）を介して、上記第２のマスタユニット（２００）の上記送信ユニット（２２）に接続されており、
上記第２のマスタユニット（２００）の第３の端子（２２３）は、上記二重導線構造（４）の第３の通信路（４３）を介して、上記第１のマスタユニット（１）の上記受信ユニット（１２）に接続されており、
第１の動作モードでは、上記第２のマスタユニット（２００）の上記マスタ結合装置（２３０）が、上記第２のマスタユニット（２００）の上記受信ユニット（２１）に接続された上記第２の端子（２２１）と上記第３の端子（２２３）とを短絡させ、
第２の動作モードでは、上記スレーブユニット（３）の上記スレーブ結合ユニット（３６）が、上記スレーブユニットの上記第１の端子（３１）を上記スレーブユニットの上記第４の端子（３４）に短絡させ、上記第２のマスタユニット（２００）の上記マスタ結合装置（２３）は、上記第１の通信路（４１）および上記第２の通信路（４２）上でデータ伝送を行うために、上記第２のマスタユニット（２００）の上記第２の端子（２２１）および上記第３の端子（２２３）の短絡を開放して、上記制御ユニット（２４）を上記送信ユニット（２２）および上記受信ユニット（２１）に接続させることを特徴とする、請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
上記スレーブユニット（３）が、第１の端子（３２）および第２の端子（３３）を備え、
上記スレーブユニット（３）の上記第１の端子（３２）は、上記二重導線構造（４）の第１の通信路（４１）を介して、上記第２のマスタユニット（２１０）の上記受信ユニット（２１）に接続されており、
上記スレーブユニット（３）の上記第２の端子（３３）は、上記二重導線構造（４）の第２の通信路（４２）を介して、上記第２のマスタユニット（２１０）の上記送信ユニット（２２）に接続されており、
上記第２のマスタユニット（２００）の第３の端子（２２３）は、上記二重導線構造（４）の第３の通信路（４３）を介して、上記第１のマスタユニット（１）の上記受信ユニット（１２）に接続されており、
上記第２のマスタユニット（２００）の第４の端子（２２４）は、上記二重導線構造（４）の第４の通信路（４４）を介して、上記第１のマスタユニット（１）の上記送信ユニット（１１）に接続されており、
第１の動作モードでは、上記第２のマスタユニット（２１０）の上記マスタ結合装置（２３）は、上記第２のマスタユニット（２１０）の、上記送信ユニット（２２）に接続された上記第１の端子（２２２）と、上記第２のマスタユニットの上記第４の端子（２２４）と、上記受信ユニット（２１）に接続された上記第２の端子（２２１）と、上記第３の端子（２２３）とをそれぞれ短絡させ、
第２の動作モードでは、上記第２のマスタユニット（２１０）の上記マスタ結合装置（２３１）は、上記第１の通信路（４１）および上記第２の通信路（４２）上でデータ伝送を行うために、上記第２のマスタユニット（２１０）の上記第１の端子（２２１）および上記第４の端子（２２３）の短絡、並びに、上記第２のマスタユニットの上記第２の端子（２２２）および上記第３の端子（２２４）の短絡を開放し、上記制御ユニット（２４）を、上記送信ユニット（２２）および上記受信ユニット（２１）に接続させることを特徴とする、請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
上記スレーブユニット（３）が、第３の端子（３１）および第４の端子（３４）を備え、
上記スレーブユニット（３）の上記第３の端子（３１）は、上記二重導線構造（４）の上記第１の通信路（４１）を介して、上記第１のマスタユニット（１）の第３の端子（１１４）に接続され、上記スレーブユニット（３）の上記第４の端子（３４）は、上記二重導線構造（４）の上記第２の通信路（４２）を介して、上記第１のマスタユニット（１）の第４の端子（１１３）に接続されており、
上記第１のマスタユニット（１１０）が、マスタ結合装置（１３０）をさらに含み、上記第１のマスタユニット（１）の上記第３の端子および上記第４の端子（１１３、１１４）を短絡させることを特徴とする、請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
上記第２のマスタユニット（２；２００；２１０）は、上記第１のマスタユニット（１）の送信動作の故障を認識して、第２の動作モードを始動させるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項７】
第１の端子（２２２）を介して第１の通信路（４２）に接続可能な、データ信号を送信するための送信ユニット（２２）と、
第２の端子（２２１）を介してさらなる通信路（４１）に接続可能な、データ信号を受信するための受信ユニット（２１）と、
データ信号を伝送するための制御ユニット（２４）と、
マスタ結合装置（２３；２３０；２３１）とを備え、
上記マスタ結合装置は、上記制御ユニット（２４）と上記送信ユニット（２１）と上記受信ユニット（２２）との間に接続されており、第１の動作モードにおいて、上記制御ユニット（２４）を上記受信ユニット（２１）および上記送信ユニット（２２）から分離させ、第２の動作モードにおいて、上記制御ユニット（２４）を上記受信ユニット（２１）および上記送信ユニット（２２）に接続させて、上記２つの通信路（４１、４２）上でデータ伝送を行うことを特徴とする、マスタユニット（２；２３０；２３１）。
【請求項８】
上記マスタ結合装置（２３）は、第１の動作モードにおいて、上記送信ユニット（２２）に接続された上記第１の端子（２２２）と、上記受信ユニット（２１）に接続された上記第２の端子（２２１）とを短絡させ、第２の動作モードにおいて、上記第１の端子（２２１）および上記第２の端子（２２２）の短絡を開放することを特徴とする、請求項７に記載のマスタユニット。
【請求項９】
第３の通信路（４３）に接続可能な第３の端子（２２３）を備え、
上記マスタ結合装置（２３０）は、第１の動作モードにおいて、上記受信ユニット（２１）に接続された上記第２の端子（２２１）と、上記第３の端子（２２３）とを短絡させ、第２の動作モードにおいて、上記第２の端子（２２１）および上記第３の端子（２２３）の短絡を開放することを特徴とする、請求項７に記載のマスタユニット。
【請求項１０】
第３の通信路（４３）に接続可能な第３の端子（２２３）と、第４の通信路（４４）に接続可能な第４の端子（２２３）とを備え、
マスタ結合装置（２３１）は、第１の動作モードにおいて、上記第２の端子（２２１）および上記第３の端子（２２３）、並びに、上記第１の端子（２２２）および上記第４の端子（２２４）を短絡させ、第２の動作モードにおいて、上記第２の端子（２２１）および上記第３の端子（２２３）の短絡、並びに、上記第１の端子（２２３）および上記第４の端子（２２４）の短絡を開放することを特徴とする、請求項７に記載のマスタユニット。
【請求項１１】
さらなるマスタユニットの送信動作の故障を認識して、第１の動作モードから第２の動作モードに切換えるように構成されていることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のマスタユニット。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、マスタ／スレーブ構造を有する通信システムと、このような通信システム用のマスタユニットとに関する。
【０００２】
製造技術およびオートメーション技術では、益々多くのシリアルバスシステムが用いられている。前記バスシステムでは、周辺設備機器から離れたところに配置された、Ｉ／Ｏモジュール、変換器、駆動装置、バルブ、および、オペレータターミナルといった装置が、高効率なリアルタイム通信システムを介して、オートメーションシステム、エンジニアリングシステム、および、視覚表示システムと通信している。この構成では、全ての構成要素は、１つのシリアルバスを介して、好ましくは１つのフィールドバスを介して、ネットワークで接続されており、前記バスを介したデータ交換は、通常、マスタ−スレーブの原理に基づいて行われる。
【０００３】
上記バスシステムの能動的なバスユーザ（通常は制御装置）は、バスアクセス権限を有しており、バス上でのデータ転送を決定する。この能動的なバスユーザを、以下に、シリアルバスシステムのマスタユニットと呼ぶ。これに対して受動的なバスユーザとは、通常、周辺設備機器である。これらは、バスアクセス権限を有していない。すなわち周辺設備機器には、受信した情報信号を認識するか、または、マスタユニットからのリクエストに応じて、情報信号をマスタユニットに伝達することだけが許可されている。この受動的なバスユーザを、以下に、シリアルバスシステムのスレーブユニットと呼ぶ。
【０００４】
複雑な配線を回避するために、マスタ／スレーブ構造を有するフィールドバスシステムは、通常、リング型トポロジーに配置されており、全てのバスユーザは、１つのリング状の伝送路に接続されている。マスタユニットによって生成された情報信号は、マスタユニットからこのリング状の伝送路の中に転送され、当該伝送路に直列に接続されたスレーブユニットを次々に通過し、その後、再びマスタユニットによって、受信されると共に評価される。
【０００５】
上記情報信号は、通常、マスタユニットによって、制御データと利用データとから成るデータパケットに体系化されており、ここでは、好ましくは、イーサネット（登録商標）規格が用いられている。イーサネット規格では、１５００バイトまでの長さを有する１００Ｍビット／秒の高速通信速度のデータパケットが可能である。その後、リング状の伝送路に接続された各スレーブユニットは、マスタユニットからリング状の伝送路上に供給されたイーサネットメッセージの、当該スレーブユニットに特定された利用データを処理する。
【０００６】
通常、マスタユニットがデータを注入する点として送信ユニットを備えると共に、データを抽出する点として受信ユニットを備えるように、リング状構造を有するマスタ−スレーブ通信システムは構成されている。そして個々のスレーブユニットは、伝送路上で共に接続されて１つのリングを形成しており、各構成要素は、隣接する２つの構成要素に接続されており、リングの最初の構成要素および最後の構成要素は、マスタユニットに接続されている。ここで、データパケットの伝送は、マスタユニットから、その送信ユニットを介して、最初に接続されたスレーブユニットの方に一方向に向かい、その後、最初のスレーブユニットから次のスレーブユニットに向かい、データ伝送方向においてリング内の最後のスレーブユニットに達するまで行われ、その後、マスタユニットの受信ユニットに戻る。
【０００７】
各スレーブユニットは、前の構成要素からの循環データパケットを受信するための第１の端子と、次の構成要素に伝送するための第２の端子とを備えている。ここで、これら２つの端子の間には、処理装置が配置されており、スレーブユニットを通過するデータパケットを処理している。
【０００８】
マスタ−スレーブ通信システムに必要なもの、特に製造オートメーションおよびプロセスオートメーションにおいて用いる場合に通信システムに求められるものは、高度の耐故障性である。これはつまり、エラーが発生したとしても、要求された機能、すなわち例えば加工品の製造といった機能を確実に行う通信システムの能力である。プロセスを妨げることなく克服しなければならない通信システムのエラーとは、データパケット内のエラーに加えて、１つの構成要素の故障、特に伝送路におけるマスタユニットの故障、または、例えば伝送媒体が物理的に切断されることによる伝送路の中断である。
【０００９】
ＵＳ２００４／０００８７２０Ａ１から、マスタノードの故障を補償するための２つのマスタノードと、中断時に導線間を切換可能にするための二重導線構造とを有するマスタ−スレーブ通信システムが公知である。ＵＳ２００５／０１２９０３７Ａ１には類似のシステムについて記載がある。ＵＳ２００３／０００５３６８Ａ１には、二重リング構造を有するリング通信システムについて記載があり、ここでは、複数のノードが、導線構造の中断時にリング型ネットワークにおいて通信を維持するために、切替え機能を有している。
【００１０】
本発明の目的は、伝送路が中断された場合、特にマスタユニットが故障した場合に、ハードウェアと切替えにかける手間とを最小限に抑えて、マスタ／スレーブ構造をリアルタイムで再構成することが可能な、マスタ／スレーブ構造を備える通信システムと、このような通信システム用のマスタユニットとを提供することにある。
【００１１】
上記目的を、請求項１に記載の通信システムと、請求項７に記載のマスタユニットとによって解決する。好ましい発展形態については、従属請求項に記載した。
【００１２】
本発明では、通信システムにおいて、第１のマスタユニットおよび第２のマスタユニットと、少なくとも１つのスレーブユニットとが、二重導線構造を介して、互いに接続されている。各上記第１のマスタユニットおよび上記第２のマスタユニットは、第１の端子を介して二重導線構造に接続された、データ信号を送信するための送信ユニットと、第２の端子を介して二重導線構造に接続された、データ信号を受信するための受信ユニットと、前記送信ユニットと前記受信ユニットとに接続された、データ信号を伝送するための制御ユニットとを備えている。第２のマスタユニットは、制御ユニットと受信ユニットと送信ユニットとの間を切換接続するマスタ結合装置をさらに備えており、このため、第１の動作モードにおいて、第１のマスタユニットからのデータ信号を二重導線構造上に受信すると、受信ユニットおよび送信ユニットから、制御ユニットを分離し、第２の動作モードにおいて、二重導線構造上で第１のマスタユニットのデータ信号の受信が中断されると、二重導線構造上でデータ伝送を行うために、制御ユニットを受信ユニットと送信ユニットとに接続させる。
【００１３】
本発明では、リンクエラーが生じた場合、特に正規の第１のマスタユニットが故障した場合に、データ伝送を継続するように、正規の第１のマスタユニットからスレーブユニットまでのデータ伝送の鎖を、予備の第２のマスタユニットに切換える。
【００１４】
予備マスタユニットとして使用するための本発明のマスタユニットは、第１の端子を介して第１の通信路に接続され得る、データ信号を送信するための送信ユニットと、第２の端子を介して通信路に接続され得る、データ信号を受信するための受信ユニットと、データ信号を伝送するための制御ユニットと、マスタ結合装置とを備えている。この構成では、マスタ結合装置は、制御ユニットと送信ユニットと受信ユニットとの間を切換接続しており、第１の動作モード、つまり通常モードでは、受信ユニットおよび送信ユニットから制御ユニットを分離しており、第２の動作モード、つまりリンクエラーモードでは、第１の通信路および第２の通信路上でデータ伝送を行うために、制御ユニットを受信ユニットと送信ユニットとに接続させる。
【００１５】
本発明に係る、マスタ−スレーブ通信システムおよび／または予備マスタユニットの形態によって、リンクエラー時、特に正規のマスタユニットが故障した場合に、予備マスタユニットを介して、容易に、データ伝送を継続可能である。本発明によれば、予備マスタユニットが、マスタ−スレーブ通信システムの、正規のマスタユニットから切り離された部分におけるデータ伝送を引き継ぐように、データ伝送路が自動的に再構成される。
【００１６】
本発明に係る実施形態では、通信システムには、第１のマスタユニットおよび第２のマスタユニットが設けられており、これらのマスタユニット間には、少なくとも１つのスレーブユニットが配置されている。前記スレーブユニットは、スレーブ結合ユニットと、第１の端子と、第２の端子と、第３の端子と、第４の端子とを有している。スレーブユニットの第１の端子は、第１のマスタユニットの送信ユニットに接続され、スレーブユニットの第２の端子は、二重導線構造の第１の通信路を介して、第２のマスタユニットの受信ユニットに接続されている。スレーブユニットの第３の端子は、第２のマスタユニットの送信ユニットに接続されており、スレーブユニットの第４の端子は、二重導線構造の第２の通信路を介して、第１のマスタユニットの受信ユニットに接続されている。第１の動作モード、つまり通常モードでは、第２のマスタユニットのマスタ結合装置は、第２のマスタユニットの、送信ユニットに接続された第１の端子と受信ユニットに接続された第２の端子とを短絡させ、データ伝送は、第１のマスタユニットを介してのみ行われる。第２の動作モードでは、つまりリンクエラーが生じた場合には、スレーブユニットのスレーブ結合ユニットは、スレーブユニットの第１の端子を、スレーブユニットの第４の端子に短絡させる。同時に、第２のマスタユニットのマスタ結合装置は、第１の通信路および第２の通信路上でデータ伝送を行うために、第２のマスタユニットの第１の端子と第２の端子との短絡を開放し、制御ユニットを送信ユニットと受信ユニットとに接続させて、データ伝送動作を行う。
【００１７】
本発明に係るマスタユニットの一実施形態によれば、マスタ結合装置は、第１の動作モードにおいて、送信ユニットに接続された第１の端子と、受信ユニットに接続された第２の端子とを短絡させ、第２の動作モードにおいて、第１の端子および第２の端子の短絡を開放する。
【００１８】
本発明に係る、通信システムのさらなる一実施形態によれば、スレーブユニットは、少なくとも１つの、第１の端子、第２の端子および第３の端子を備える。スレーブユニットの第１の端子は、第１のマスタユニットの送信ユニットに接続されており、スレーブユニットの第２の端子は、二重導線構造の第１の通信路を介して、第２のマスタユニットの受信ユニットに接続されている。スレーブユニットの第３の端子は、二重導線構造の第２の通信路を介して、第２のマスタユニットの送信ユニットに接続されており、第２のマスタユニットの第３の端子は、二重導線構造の第３の通信路を介して、第１のマスタユニットの受信ユニットに接続されている。第１の動作モードでは、つまり通常モードでは、第２のマスタユニットのマスタ結合装置は、受信ユニットに接続された第２の端子と、第２のマスタユニットの第３の端子とを短絡させ、データ伝送は、第１のマスタユニットから、第１の通信路と第３の通信路とを介して行われる。第２の動作モードでは、つまりリンクエラーが生じると、スレーブユニットのスレーブ結合ユニットが、スレーブユニットの第１の端子をスレーブユニットの第４の端子に短絡させ、第２のマスタユニットのマスタ結合装置は、第１の通信路および第２の通信路上でデータ伝送を行うために、第２のマスタユニットの第２の端子および第３の端子の短絡を開放し、制御ユニットを送信ユニットと受信ユニットとに接続させて、データ伝送動作を行う。
【００１９】
本発明に係る、マスタユニットの他の一実施形態では、第３の通信路に接続可能な第３の端子が設けられている。マスタ結合装置は、第１の動作モードにおいて、受信ユニットに接続された第２の端子と第３の端子とを短絡させ、第２の動作モードにおいて、第２の端子および第３の端子の短絡を開放する。
【００２０】
本発明に係るさらなる一実施形態では、スレーブユニットは、第１の端子および第２の端子を有している。スレーブユニットの第１の端子は、二重導線構造の第１の通信路を介して、第２のマスタユニットの受信ユニットに接続されており、スレーブユニットの第２の端子は、二重導線構造の第２の通信路を介して、第２のマスタユニットの送信ユニットに接続されている。第２のマスタユニットの第３の端子は、二重導線構造の第３の通信路を介して、第１のマスタユニットの受信ユニットに接続されており、第２のマスタユニットの第４の端子は、二重導線構造の第４の通信路を介して、第１のマスタユニットの送信ユニットに接続されている。第１の動作モード、つまり通常モードでは、第２のマスタユニットのマスタ結合装置は、送信ユニットに接続された第１の端子と、第２のマスタユニットの第４の端子と、受信ユニットに接続された第２の端子と、第２のマスタユニットの第３の端子とをそれぞれ短絡させ、データ伝送は第１のマスタユニットを介してのみ行われる。第２の動作モード、つまり、リンクエラーが生じた場合には、第２のマスタユニットのマスタ結合装置は、第１の通信路および第２の通信路においてデータ伝送を行うために、第２のマスタユニットの第１の端子および第４の端子の短絡、および、第２のマスタユニットの第２の端子および第３の端子の短絡を開放し、制御ユニットを送信ユニットと受信ユニットとに接続させて、データ伝送動作を行う。
【００２１】
本発明に係る、マスタユニットのさらなる一実施形態では、第３の通信路に接続可能な第３の端子、および、第４の通信路に接続可能な第４の端子が設けられている。マスタ結合装置は、第１の動作モードにおいて、第２の端子および第３の端子、並びに、第１の端子および第４の端子を短絡させ、第２の動作モードにおいて、第２の端子および第３の端子、並びに、第１の端子および第４の端子の短絡を開放する。
【００２２】
本発明に係る第１の変形例では、伝送路は、二重導線構造を有する物理的ラインとして構成されており、ここで、スレーブユニットは２つのポートを有しており、これらの各ポートは、二重導線構造が接続されている２つの端子をそれぞれ備えている。この伝送チェーンは、一方では正規のマスタユニット、他方では予備マスタユニットによって完了している。通常モードでは、正規のマスタユニットは、二重導線構造を介して送信および受信し、一方、予備マスタユニットは、二重導線を短絡させるラインターミネーションとして機能して、正規のマスタユニットから第１の導線上に到着したデータパケットを、第２の導線上で正規のマスタユニットにフィードバックする。リンクエラーが生じた場合、特に正規のマスタユニットが故障した場合は、スレーブユニットが、前記スレーブユニットの、正規のマスタユニットに接続されているポートを短絡させる。同時に、予備マスタユニットのマスタ結合装置は、内部の短絡を開放し、制御ユニットの一方の第１の制御線を送信ユニットに接続し、制御ユニットの他方の第２の制御線を受信ユニットに接続して、データ伝送を開始する。
【００２３】
本発明に係る第２の変形例では、マスタ−スレーブ通信システムは、リング状構造として構成されており、予備マスタユニットは、通常モードでは、データ伝送の方向において、正規のマスタユニットの受信ユニットの前段に配置されて、伝送されたデータパケットを、正規のマスタユニットにフィードバックする。リンクエラーが生じた場合、特に正規のマスタユニットが故障した場合の故障モード時には、マスタ結合装置はこの短絡を開放し、送信ユニットおよび受信ユニットを制御ユニットに接続して、データ伝送を開始する。
【００２４】
本発明に係る第３の変形例では、マスタ−スレーブ通信システムは、リング状構造に構成されており、通常モードでは、正規のマスタユニットのデータパケットを転送するために、データ伝送の方向におけるスレーブユニットと正規のマスタユニットとの間には、予備マスタユニットが配置されている。リンクエラーが生じた場合、特に正規のマスタユニットが故障した場合の故障モード時には、マスタ結合装置がこれらの短絡を開放し、制御ユニットを送信ユニットおよび受信ユニットに接続して、データ伝送を開始する。
【００２５】
本発明に係る、予備マスタユニットを備えるマスタ−スレーブ通信システムのこれら３つの形態によって、リンクエラーの場合、特に正規のマスタユニットが故障した場合に、予備マスタユニットを用いて、容易に、データ伝送を継続することが可能である。本発明によれば、予備マスタユニットが、マスタ−スレーブ通信システムの、正規のマスタユニットから切り離された部分におけるデータ伝送を引き受けるように、データ伝送路が自動的に再構成される。
【００２６】
本発明に係る、予備マスタユニットを備えるマスタ−スレーブ通信システムのこれら３つの形態によって、リンクエラーの場合、特に正規のマスタユニットが故障した場合に、予備マスタユニットを用いて、容易に、データ伝送を継続することが可能である。本発明に拠れば、データ伝送路は、予備マスタユニットが、マスタ−スレーブ通信システムの、正規のマスタユニットから切り離された部分におけるデータ伝送を引き受けるように、自動的に再構成される。
【００２７】
添付の図面を参照しながら、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００２８】
図１は、二重導線構造を有する第１の実施形態におけるマスタ／スレーブ構造を含む、本発明に係る通信システムを示す概略的な図であり、図１Ａは通常モードを示す図であり、図１Ｂは再構成モードを示す図である。
【００２９】
図２は、予備のリング状構造を有する第２の実施形態におけるマスタ／スレーブ構造を含む、本発明に係る通信システムを示す概略的な図であり、図２Ａは通常モードを示す図であり、図２Ｂは再構成モードを示す図である。
【００３０】
図３は、第３の実施形態におけるマスタ／スレーブ構造を含む、本発明に係る通信システムを示す概略的な図であり、図３Ａは通常モードを示す図であり、図３Ｂは再構成モードを示す図である。
【００３１】
オートメーション技術では、フィールドバスシステムが益々多く用いられている。フィールドバスシステムでは、分散されて配置された周辺設備機器の装置が、１つのフィールドバスを介して、オートメーションシステム、エンジニアリングシステム、および、視覚表示システムと通信している。フィールドバスシステムは、概して、１つのシリアルバスを有しており、このシリアルバスは、例えば、送電線、光導波路、または、ラジオケーブルであってよい。このフィールドバスに、全てのバスユーザが接続されており、ここでは、能動的なバスユーザと受動的なバスユーザとは区別されている。
【００３２】
フィールドバスシステム上の能動的なバスユーザは、バス上のデータ通信量を規定するマスタユニットである。このようなマスタユニットは、例えば、生産ラインにおいてプロセスコントロールコンピュータとして用いられる産業ＰＣである。このマスタユニットは、バスアクセス許可を有しており、外部からのリクエストなしに、データをフィールドバスに出力することが可能である。バスシステム上の受動的なバスユーザは、例えばＩ／Ｏ装置、バルブ装置、駆動装置、および変換器といった周辺設備機器である。これらは、スレーブユニットとして用いられ、バスアクセス許可を有していない。つまり、これらは、受信した情報信号を認識するか、または、マスタユニットからのリクエストに応じて、情報信号をマスタユニットに伝達することだけが許可されている。
【００３３】
マスタ−スレーブ通信システムにおけるデータ伝送用の通信規格には、イーサネット原理を用いることが好ましい。イーサネット通信システムでは、伝達されるべきデータは、所定のフォーマットを有するデータパケット（以下ではメッセージとも呼ぶ）内にカプセル化されている。このイーサネットメッセージは、１０００バイトまでのデータ長を有することが可能であり、このデータ長には、利用データに加えて、スタート識別子、宛先アドレスおよび送信元アドレス、データパケットの種類並びに故障メカニズムを有する制御データが含まれている。
【００３４】
マスタ／スレーブ構造を有するイーサネット通信システムは、好ましくは、個々のマスタユニットが伝送媒体を介して共に接続されて、１つの鎖を形成するように構成されている。各スレーブユニットは、隣接する２つのユーザに接続され、前記鎖内の最初のスレーブユニットと最後のスレーブユニットとは、マスタユニットに接続されている。こうして、リング状構造が形成されている。この構成では、データは、マスタユニットから隣接する第１のスレーブユニットへ向かう方向に一方向に伝送され、そして、第１のスレーブユニットから次のユニットへと、最後のスレーブユニットまで伝送され、その後マスタユニットに戻ってくる。
【００３５】
伝送路上でリンクエラーが生じた場合、特にマスタユニットが故障した場合にも、データ通信を継続して行うために、本発明によれば、マスタ−スレーブ通信システムには、正規のマスタユニットに加えて、予備マスタユニットが設けられている。
【００３６】
図１は、このような耐故障性のマスタ−スレーブ通信システムの第１の実施形態を示す、簡略化した回路図である。図１Ａは、正規のマスタユニットを介してデータ交換を行う通常モードを示す図であり、図１Ｂは、正規のマスタユニットが故障した場合に、データ伝送を、予備マスタユニットを介して行う再設定モードを示す図である。マスタ−スレーブ通信システムは、第１のマスタユニット１と第２のマスタユニット２とを有する。以下では、第１のマスタユニットを主要マスタユニット呼び、第２のマスタユニットを予備マスタユニットとも呼ぶ。これらのマスタユニットの間には、Ｎ個のスレーブユニット３が接続されている。本構成では、主要マスタユニット１と予備マスタユニット２とは、二重導線構造４を介してＮ個のスレーブユニット３に接続されている。二重導線構造は、分離された２つの伝送路を含み、各伝送路は、独立した通信路４１、４２を形成している。ここでは、送電線、光導波路、または、ラジオケーブルが、伝送路として機能する。
【００３７】
主要マスタユニット１は、送信ユニットＴＸ１１および受信ユニットＲＸ１２を含む。送信ユニットＴＸ１１は、第１の端子１１１を介して、第１の通信路４１の一端に接続されており、受信ユニットＲＸ１２は、第２の端子１１２を介して、第２の通信路４２の一端に接続されている。マスタユニット１は、制御線１４を介して送信ユニットＴＸ１１と受信ユニットＲＸ１２とに接続された制御ユニット１３をさらに含む。
【００３８】
予備マスタユニット２は、受信ユニットＲＸ２１および送信ユニットＴＸ２２を含む。受信ユニットＲＸ２１は、第１の端子２２１を介して、第１の通信路４１の第２の端部に接続されており、送信ユニットＴＸ２２は、第２の端子２２２を介して、第２の通信路４２の第２の端部に接続されている。予備マスタユニット２は、マスタ結合装置２３をさらに含み、マスタ結合装置２３は、制御ユニット２４と、その制御線２５と、受信ユニットＲＸ２１と、送信ユニットＴＸ２２との間を切換接続している。
【００３９】
各スレーブユニット３は、前の構成要素からのデータパケットを第１の通信路４１を介して受信するための第１の受信ユニットＲＸ３１を備える第１の端子と、次の構成要素に第１の通信路４１を介してデータパケットを転送するための、第１の送信ユニットＴＸ３２を備える第２の端子とを有している。さらに、各スレーブユニット３は、前の構成要素からのデータパケットを第２の通信路４２を介して受信するための、第２の受信ユニットＲＸ３３を備える第３の端子と、次の構成要素に第２の通信路４２を介してデータパケットを転送するための、第２の送信ユニットＴＸ３４を備える第４の端子とを有している。本構成では、第１の通信路４１に接続された、スレーブユニット３の第１の受信ユニットＲＸ３１と、第２の通信路４２に接続された、第２の送信ユニットＴＸ３４とが接続されて、共通のポート０を形成している。第２の通信路４２に接続された第２の受信ユニットＲＸ３３と、第１の通信路４１に接続された送信ユニットＴＸ３２とが接続されて、共通のポート１を形成している。第１の受信ユニットＲＸ３１と第１の送信ユニットＴＸ３２との間において、処理装置３５が第１の通信路４１の中に接続されている。第２の通信路４２は、スレーブユニット３によって、受信ユニットＲＸ３３から送信ユニットＴＸ３４までループ化されている。主要マスタユニット１に隣接するスレーブユニットは、主要マスタユニット１に接続されたポート０において、結合ユニット３６をさらに有している。結合ユニット３６は、第１の受信ユニットＲＸ３１と第２の送信ユニットＴＸ３４との間に接続されている。
【００４０】
図１Ａは、マスタ−スレーブ通信システムの故障のない通常モードを示す図である。マスタユニットおよび／またはスレーブユニット内の導線１４、２５上、および、通信路４１、４２上のデータ伝送の方向が、矢印で示されており、この矢印は、データ伝送に用いられる導線および伝送路をそれぞれ強調するものである。故障のない通常モードでは、主要マスタユニット１の中心制御ユニット１３によって生成されたデータパケットが、送信ユニットＴＸ１１および第１の端子１１１を介して、第１の通信路４１上に出力される。その後、このメッセージは、最初に接続されたスレーブユニット３の、ポート０内の第１の受信ユニットＲＸ３１によって受信され、スレーブユニット３内に含まれる処理装置３５を介して、ポート１内の第１の送信ユニットＴＸ３２に転送される。ここで、データパケットは、スレーブユニット３の処理装置３５によって、循環しながら処理される。その後、スレーブユニット３のポート１内の第１の送信ユニットＴＸ３２は、データパケットを、第１の通信路４１上の、データ伝送方向の次のスレーブユニット３に送信する。
【００４１】
このようにして、データパケットは、第１の通信路４１上に接続された全てのスレーブユニット３を次々に通過し、最後のスレーブユニット３から、第１の通信路４１上を、第１の端子２２１を介して、予備マスタユニット２の受信ユニットＲＸ２１まで伝送される。通常モードでは、予備マスタユニット２のマスタ結合装置２３は、制御線２５を介して、受信ユニットＲＸ２１および送信ユニットＴＸ２２を短絡させ、予備マスタユニット２の送信ユニットＴＸ２２は、データパケットを、端子２２２を介して第２の通信路４２上に戻す。その後データパケットは、来たときと同様に復路も、第２の通信路４２に接続されたスレーブユニット３を、データ伝送方向にスレーブユニットＮからスレーブユニット１まで次々に通過し、データパケットは未処理のままスレーブユニット３を介してループ化される。
【００４２】
その後、第２の通信路４２上のデータ伝送方向における最後のスレーブユニットは、ポート０内の第２の送信ユニットＴＸ３４によって、データパケットを、主要マスタユニット１の第２の端子１１２を介して主要マスタユニット１の受信ユニットＲＸ１２まで送信し、次にこの受信ユニットＲＸ１２から、データパケットが中心制御ユニット１３に転送される。
【００４３】
図１Ｂは、主要マスタユニット１が故障した場合の、マスタ−スレーブ通信システムにおけるデータ伝送の流れを示す図である。主要マスタユニット１が故障した際のデータ伝送の再構成は、故障した主要マスタユニット１に隣接する第１のスレーブユニット３のポート０によって、および、予備マスタユニット２のマスタ結合装置２３によって始動される。主要マスタユニットに隣接するスレーブユニット３のポート０は、再認法によって、２つの通信路４１、４２を介して主要マスタユニット１と通信可能であるかどうかを確認することが可能である。スレーブユニット３のポート０によって通信の中断が確認されたならば、スレーブ結合ユニット３６は、スレーブユニット３のリンクエラーモードを始動させる。その後、スレーブ結合ユニット３６は、第１の受信ユニットＲＸ３１の端子を第１の通信路４１に接続させ、第２の送信ユニットＴＸ３４の端子を第２の通信路４２に接続させる。同時に、スレーブ結合ユニット３６は、第１の通信路４１を第２の通信路４２に接続させる。
【００４４】
主要マスタユニット１に隣接するスレーブユニット３がリンクエラーモードを始めると同時に、予備マスタユニット２はデータ伝送を開始する。主要マスタユニット１の故障による第１の通信路４１上のデータ伝送のタイムアウトをマスタ結合装置２３が認識することによって、予備マスタユニット２のリンクエラーモードが引き起こされる。その後、マスタ結合装置２３は、送信ユニットＴＸ２２と受信ユニットＲＸ２１との間の短絡を開放し、制御線２５を介して、中心制御ユニット２４と送信ユニットＴＸ２２および受信ユニットＲＸ２１との間の導線接続を開通させる。
【００４５】
制御ユニット２４は、制御線２５の開通を認識し、その後、制御ユニット２４が、制御ユニット２４によって生成されたデータパケットを、送信ユニットＴＸ２２および第２の端子２２２を介して、第２の通信路４２上に出力することによって、自動的に送信動作を開始する。その後、第２の通信路４２上では、データパケットが、通信路４２に接続された全てのスレーブユニット３を次々に通過する。データパケットが、故障した主要マスタユニット１に隣接すると共にリンクエラーモードにあるスレーブユニット３に達すると、このデータパケットは、スレーブユニット３においてスレーブ結合ユニット３６によって生成された短絡を介して、第２の通信路４２から第１の通信路４１にリダイレクトされる。このデータパケットは、復路では、リンクエラーモードであるスレーブユニット３内の処理装置３５を通過する。その後、このデータパケットは、リンクエラーモードのスレーブユニット３から、第１の通信路４１上の、データ伝送方向において隣接するスレーブユニット３まで転送され、当該スレーブユニット３から次のスレーブユニット３まで、データパケットが端子２２１を介して予備マスタユニット２の受信ユニットＲＸ２１にフィードバックされるまで転送される。受信ユニットＲＸ２１は、受信されたデータパケットを、評価のために、制御線２５を介して制御ユニット２４まで転送する。図１Ｂでは、再構成されたデータ伝送路が強調されていると共に、データ伝送方向が矢印によって特徴付けられている。
【００４６】
１つのスレーブ結合ユニットを備える単一のスレーブユニットの代わりに、全てのスレーブユニットに、このようなスレーブ結合ユニットを設けることも可能である。リンクエラーが生じた場合、つまり、スレーブユニット間の伝送路が中断された場合、および／または、１つのスレーブユニットが故障した場合には、隣接し合うスレーブユニットが、リンクエラーに隣接した対応するポートを閉じて、第１の通信路４１を第２の通信路４２に接続することが可能である。データ伝送は、２つの部分に分割されて行われ得る。ここで、スレーブユニット３の、リンクエラーに隣接したスレーブユニットまでの一方の側においては、主要マスタユニット１を介してデータパケットが供給され、これに対して、リンクエラーの別のデータ伝送側においては、予備マスタユニット２によって送受信が行われる。従って、主要マスタユニットが故障した場合だけでなく、リンクエラーが生じた場合にも、両方のマスタユニットを用いて、データ伝送路を再構成することによって、データ伝送を継続して行うことが可能である。
【００４７】
図２は、主要マスタユニットが故障した場合に再構成動作を行う、本発明に係るマスタ−スレーブ通信システムの第２の実施形態を示す図である。図２の簡略化した回路図では、図１に示した実施形態の場合と類似した部材には、同一の符号を用いている。主要マスタユニット１およびスレーブユニット３の設計は、図１に示した両ユニットに対応している。予備マスタユニット２００は、図１に示した部材に加えて、第２の送信ユニットＴＸ２６を備える第３の端子２２３を有しており、マスタ結合装置２３０は、制御ユニット２４の制御線２５０と、受信ユニットＲＸ２１と、第１の送信ユニットＴＸ２２と、第２の送信ユニットＴＸ２６との間を切換接続している。第２の送信ユニットＴＸ２６は、分離された第３のマスタ通信路４３を介して、主要マスタユニット１の受信ユニットＲＸ１２に接続されている。
【００４８】
図２Ａは、主要マスタユニット１によるデータ伝送時の、通常モードを示す図であり、図２Ｂは、主要マスタユニット１が故障し、予備マスタユニット２００による送信動作が行われる場合の再構成モードを示す図である。図２Ａに示したような故障のない通常モードでは、データ伝送は、主要マスタユニット１の送信ユニットＴＸ１１から、第１のスレーブ通信路４１を介して行われ、データは、直列に接続された全てのスレーブユニット３の、それぞれの処理装置３５を通過する。その後、データパケットは、最後のスレーブユニットから、第１の端子２２１を介して、予備マスタユニット２００の受信ユニットＲＸ２１まで転送される。通常モードでは、予備マスタユニットのマスタ結合装置２３０は、受信ユニットＲＸ２１を第２の送信ユニットＴＸ２６と短絡させ、その結果、データパケットは、第２の送信ユニットＴＸ２６から、第３の端子２２３および第３のマスタ通信導線４３を介して、主要マスタユニット１の第２の端子１１２および受信ユニットＲＸ１２まで、フィードバックされる。
【００４９】
第２のスレーブ通信路４２は、通常モードでは用いられず、図２Ｂに示すようなリンクエラーが生じた場合、特に主要マスタユニット１が故障した場合の、予備の通信路として機能するだけである。
【００５０】
図２Ｂに示す、主要マスタユニット１が故障した後に開始されるデータ伝送路の再構成時には、図１に示したデータ伝送路の再構成と同様に、主要マスタユニット１に隣接したスレーブユニット３が、ポート０を主要マスタユニット１に接続させる。さらに、スレーブユニット３のスレーブ結合ユニット３６は、第１の通信路４１を第２の通信路４２に接続させる。同時に、予備マスタユニット２００のマスタ結合装置２３０は、中心制御ユニット２４と、第１の送信ユニットＴＸ２２および第１の受信ユニットＲＸ２１との接続を形成し、通常モードにおいて既存の第１の受信ユニットＲＸ２１と第２の送信ユニットＴＸ２６との間の接続を中断し、第３の端子２２３を第３のマスタ通信路４３に接続させる。
【００５１】
予備マスタユニット２００による送信動作は、図１Ｂに示した送信動作と同様に行われ、データパケットは、予備マスタユニット２００から、第２の通信路４２を介して、主要マスタユニット１に隣接したスレーブユニット３まで転送され、その後、第１の通信路４１を介して、予備マスタユニット２００の受信ユニットＲＸ２１までフィードバックされる。
【００５２】
さらに、図１に示した実施形態と同様に、主要マスタユニット１に隣接する第１のスレーブユニット３だけが、エラー動作を行うためのスレーブ結合ユニット３６を有するのでなく、他のスレーブユニット３も、スレーブ結合ユニット３６を有し、リンクエラーが発生した場合に、必要であればさらなる再構成モードを行うようにしてもよい。さらに、データ伝送を２つの部分に分けて行うことも可能である。この場合、スレーブユニット３は、リンクエラーに隣接するスレーブユニット３までの側では、主要マスタユニット１によって、データパケットが供給され、一方、リンクエラーに関して別のデータ伝送側では、予備マスタユニット２００によって送受信が行われる。従って、データ伝送は、主要マスタユニットが故障した場合だけでなくリンクエラーが発生した場合にも、これら両方のマスタユニットを用いてデータ伝送路を再構成することによって、継続して行われる。
【００５３】
図３は、本発明に係る、耐故障性マスタ−スレーブ通信システムの第３の実施形態を簡略化して示す図である。図３Ａは通常モードを示し、図３Ｂは、主要マスタユニットが故障した場合の再構成モードを示すものである。図３Ａおよび図３Ｂの図でも、類似の部材には、図１および図２と同一の符号を付している。上記通信システムは、主要マスタユニット１１０を有しており、この主要マスタユニットの受信ユニットＲＸ１２は、第２の端子１１２を介して、第１のマスタ通信路４３に接続されており、主要マスタユニットの送信ユニットＴＸ１１は、端子１１１を介して、第２のマスタ通信路４４に接続されている。さらに、第２の送信ユニットＴＸ１６および第２の受信ユニットＲＸ１５が設けられている。第２の送信ユニットＴＸ１６は、第３の端子１１４を介して、第１の通信路４１に接続されている。第２の受信ユニットＲＸ１５は、第４の端子１１３を介して、第２の通信路４２に接続されている。
【００５４】
マスタ結合装置１３０が、主要マスタユニット１１０の、第１の送信ユニットＴＸ１１、第１の受信ユニットＲＸ１２、第２の送信ユニットＴＸ１６および第２の受信ユニットＲＸ１５と、制御ユニット１３との間を切換接続している。マスタ結合装置１３０は、各動作モードに応じて、つまり通常モードおよび再構成モードに応じて、中心制御ユニット１３と、送信ユニットおよび／または受信ユニットとの間の制御線１４０を切換えている。
【００５５】
予備マスタユニット２１０は、主要マスタユニットに対して対称に構成されており、予備マスタユニット２１０は、図３に示した実施形態のように、２つの送信ユニットＴＸ２２およびＴＸ２６を有している。これらの送信ユニットは、第１の端子２２２および第３の端子２２３を介して、第２の通信路４２および／または第１のマスタ通信路４３に接続されている。第２の端子２２１を介して第１の通信路４１に接続されている受信ユニットＲＸ２１に加えて、さらなる第２の受信ユニットＲＸ２７が設けられている。この第２の受信ユニットＲＸ２７は、第４の端子２２４を介して、第２のマスタ通信路４４に接続されている。予備マスタユニット２１０では、マスタ結合装置２３１が、制御ユニット２４と、送信ユニットおよび／または受信ユニットＲＸ２１、ＴＸ２２、ＴＸ２６、ＲＸ２７との間を切換接続している。マスタ結合装置２３１は、各動作モードに応じて、つまり通常モードおよび再構成モードに応じて、中心制御ユニット２４と、送信ユニットおよび／または受信ユニットとの間の制御線２５１を切換えている。
【００５６】
図３において、スレーブユニットは、図１および図２に示したスレーブユニットと同様に構成されており、ポート０およびポート１を備えている。これらのポートはそれぞれ、送信ユニットと受信ユニットとを組み合わせたものを有している。しかしながら、主要マスタユニット１１０に隣接するスレーブユニット３では、ポート０において第１の受信ユニットＲＸ３１と第２の送信ユニットＴＸ３４とを接続させている結合ユニットは、省いてもよい。
【００５７】
図３Ａは、マスタ−スレーブ通信システムの、故障のない通常モードを示す図である。ここでは、データ伝送の方向は矢印として示されており、データ伝送に用いられる導線および伝送路がそれぞれ強調されている。マスタ−スレーブ通信システムの故障のない通常モードでは、データパケットは、主要マスタユニット１１０の中心制御ユニット１３から、マスタ結合装置１３０を介して、第１の送信ユニットＴＸ１１まで転送され、第１の送信ユニットＴＸ１１は、上記データパケットを、第２のマスタ通信路４４上に出力する。その後、このメッセージは、第２のマスタ通信路４４に接続された、予備マスタユニット２１０の第２の受信ユニットＲＸ２７によって受信され、そして、マスタ結合装置３２１を用いて制御線２５１を短絡させることによって、第１の送信ユニットＴＸ２２に結合される。送信ユニットＴＸ２２は、第２の通信路４２を介して、データパケットを、第２の通信路４２に接続されたスレーブユニットＮに出力する。
【００５８】
その後、データパケットは、第２の通信路４２に直列に接続された全てのスレーブユニットによってループ化され、主要マスタユニット１１０に隣接するスレーブユニット３から、主要マスタユニット１１０の第２の受信ユニットＲＸ１５まで転送される。通常モードにおいて、主要マスタユニット１１０内のマスタ結合装置１３０は、第２の受信ユニットＲＸ１５を第２の送信ユニットＴＸ１６に接続させる。その後、第２の送信ユニットＴＸ１６は、受信したデータパケットを、第１の通信路４１上に出力する。データパケットは、その後再び、第１の通信路４１に直列接続された全てのスレーブユニットを通過する。ここでデータパケットは、循環しながら、データ経路内に配置された各処理装置３５によって処理される。データパケットは、最後のスレーブユニットＮから、予備マスタユニット２１０の第１の受信ユニットＲＸ２１にフィードバックされる。受信ユニットＲＸ２１は、マスタ結合装置２３１を介して、第２の送信ユニットＴＸ２６に短絡される。第２の送信ユニットＴＸ２６は、その後、データパケットを、第１のマスタ通信路４３を介して主要マスタユニット１１０の第１の受信ユニットＲＸ１２に返送する。受信ユニットＲＸ１２は、データパケットを、評価のために制御ユニット１３に転送する。
【００５９】
主要マスタユニットが故障した場合、マスタ−スレーブ通信システムは、図３Ｂに示したリンクエラーモードに切換わる。予備マスタユニット２１０内のマスタ結合装置２３１は、主要マスタユニット１１０から第２のマスタ通信路４４上までのデータ伝送時のタイムアウトを認識し、第１の受信ユニットＲＸ２１と第２の送信ユニットＴＸ２６との間の短絡、および／または、第２の受信ユニットＲＸ２７と第１の送信ユニットＴＸ２２との間の短絡を開放する。予備マスタユニット２１０の制御ユニット２４は、上記短絡の開放を認識し、中心制御ユニット２４によって、第１の送信ユニットＴＸ２２と第２の端子２２２とを介して第２の通信路４２上に生成されたデータパケットを出力することによって、自動的に送信動作を開始する。このデータパケットは、その後、通常モードと同様に、第２の通信路４２に接続された複数のスレーブユニットと、主要マスタユニットとを通過する。主要マスタユニットは、結合ユニット１３０を介して、第１の通信路および第２の通信路を短絡させる。その後、復路において第１の通信路４１を介してスレーブユニットによって処理されるデータパケットは、予備マスタユニット２１０の第１の受信ユニットＲＸ２１によって受信され、そして、制御ユニット２４に、評価のために転送される。
【００６０】
図３に示した実施形態では、主要マスタユニットと予備マスタユニットとを同一の構成とすることが可能である。しかしながら、主要マスタユニット内の、結合ユニットを省くと共に、第２の送信ユニットＴＸ１６と第２の受信ユニットＲＸ１５とを含む第２のポートを省いてもよい。この場合、データパケットは、図１および図２に示したスレーブユニットのポート０内に設けられたようなさらなる結合ユニット３６を介して、マスタユニットの前にある最後のスレーブユニット３内において、第２の通信路４２から第１の通信路４１にフィードバックされる必要がある。
【００６１】
あるいは、主要マスタユニットが故障する代わりに、スレーブユニット間のデータ通信線が不通になり、および／または、１つのスレーブユニットが故障した場合で、各スレーブユニットが、第１の通信路と第２の通信路との間にそれぞれ結合ユニットを含むならば、データ伝送を２つの部分において行うことが可能である。個々では、リンクエラーの一方の側におけるスレーブユニットには、主要マスタユニット１１０によってデータパケットが供給される。これに対して、リンクエラーの別のデータ伝送側では、予備マスタユニット２１０によってデータパケットが伝送される。これによって、主要マスタユニット１１０は、第２の送信ユニットＴＸ１６を介して送信し、第２の受信ユニットＲＸ１５を介して受信する。第２の受信ユニットＲＸ１５は、結合ユニット１３０によって、適宜に制御ユニット１３に接続を切換える。予備マスタユニット２１０では、第１の送信ユニットＴＸ２２は、第１の受信ユニットＲＸ２１を介して送受信する。このため、送信ユニットＴＸ２２および受信ユニットＲＸ２１は、結合ユニット２３１によって中心制御ユニット２４に接続される。従って、図３に示した実施形態によって、マスタ−スレーブ通信システム内に、最大限の耐故障性を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１Ａ】二重導線構造を有する第１の実施形態におけるマスタ／スレーブ構造を含む、本発明に係る通信システムを示す概略的な図であり、通常モードを示す図である。
【図１Ｂ】二重導線構造を有する第１の実施形態におけるマスタ／スレーブ構造を含む、本発明に係る通信システムを示す概略的な図であり、再構成モードを示す図である。
【図２Ａ】予備のリング状構造を有する第２の実施形態におけるマスタ／スレーブ構造を含む、本発明に係る通信システムを示す概略的な図であり、通常モードを示す図である。
【図２Ｂ】予備のリング状構造を有する第２の実施形態におけるマスタ／スレーブ構造を含む、本発明に係る通信システムを示す概略的な図であり、再構成モードを示す図である。
【図３Ａ】第３の実施形態におけるマスタ／スレーブ構造を含む、本発明に係る通信システムを示す概略的な図であり、通常モードを示す図である。
【図３Ｂ】第３の実施形態におけるマスタ／スレーブ構造を含む、本発明に係る通信システムを示す概略的な図であり、再構成モードを示す図である。
【図１Ａ】
2010510741.tif 000003
【図１Ｂ】
2010510741.tif 000004
【図２Ａ】
2010510741.tif 000005
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
2010510741.tif 000007
【図３Ｂ】
2010510741.tif 000008
【国際調査報告】
2010510741.tif 000009
2010510741.tif 000010
2010510741.tif 000011
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2010510741.tif 000014