(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高安全性工程を制御するのに適しておりかつフィールドバス（２０）に接続された少なくとも１個の加入ユニット（１２、１４）を含んでいる、フィールドバスシステム（１０）におけるデータ送信速度の調整方法であって、第１フェーズにおいて単数または複数個の加入ユニットが、フィールドバスに接続された中央ユニット（３０）に低速の第１データ送信速度でログオンし、第２フェーズにおいて中央ユニット（３０）が単数または複数個の加入ユニット（１２、１４）のデータ送信速度を所定のより高速の第２の値に設定し、第３フェーズにおいて単数または複数個の加入ユニット（１２、１４）がより高速のデータ送信速度で中央ユニットに再度ログオンし、第１フェーズと第３フェーズにログオンした加入ユニット（１２、１４）の数に差異を検知した場合には、中央ユニット（３０）はフィールドバス（２０）をシャットダウンすることを特徴とする、フィールドバスシステムにおけるデータ送信速度の調整方法
【請求項２】
フィールドバスシステム（１０）をスイッチオンすることにより第１フェーズが開始されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２フェーズにおいて中央ユニット（３０）は、データ送信速度を第２の値に切り換えることの指令を含むデータテレグラムを、全ての加入ユニット（１２、１４）に送信することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
加入ユニット（１２、１４）の１個が最後にログオンしてから加入ユニットの１個が新しくログオンすることなしに所定の時間が経過した時、中央ユニット（３０）は第３フェーズを終了することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
データ送信速度の第１の値は標準送信速度であり、第２の値はフィールドバスシステムの目標値に一致することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
第３フェーズの終了後にフィールドバス（２０）に接続された新しい加入ユニット（１２、１４）は、フィールドバス（２０）上のデータ送信速度を検知し、このデータ送信速度で中央ユニット（３０）にログオンすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１個の加入ユニット（１２、１４）が接続されたフィールドバス（２０）を含む、高安全性工程を制御するためのフィールドバスシステムであって、このフィールドバスシステムには中央ユニット（３０）が設けられており、前記中央ユニット（３０）はフィールドバス（２０）を介して加入ユニット（１２、１４）と通信すべく構成されておりかつフィールドバス上および加入ユニット（１２、１４）のデータ送信速度を低速の第１の値からより高速の第２の値に切り換えるスイッチ装置（３３）を有しており、前記中央ユニットは、
データ送信速度の第１の値および第２の値を保存するための第１記憶装置（３５）と、
フィールドバス（２０）に接続された加入ユニット（１２、１４）により入力されるログオンデータであって、スイッチ装置（３３）が、データ送信速度を第１の値から第２の値に切り換える前に、当該ログオンデータの入力が行われたものであるログオンデータを保存するための第２記憶装置（３６）と、
フィールドバス（２０）に接続された加入ユニット（１２、１４）により入力されるログオンデータであって、スイッチ装置（３３）が、データ送信速度を第１の値から第２の値に切り換えた後に、当該ログオンデータの入力が行われたものであるログオンデータを保存するための第３記憶装置（３７）と、
第２および第３記憶装置（３６、３７）に保存されているログオンデータが一致するか否かについてログオンデータを比較するためのコンパレータ装置（３８）とを含んでおり、比較の結果、第２および第３記憶装置（３６、３７）に保存されているログオンデータが一致しない場合に、中央ユニット（３０）はフィールドバスをシャットダウンすることを特徴とする、フィールドバスシステム。
【請求項８】
中央ユニット（３０）がタイム測定装置（３９）を含んでおり、前記タイム測定装置（３９）は、前記コンパレータ装置（３８）に接続されておりかつデータ送信速度が高い値に設定されてから所定の時間が過ぎた後に前記比較を開始させることを特徴とする、請求項７に記載のフィールドバスシステム。
【請求項９】
フィールドバス（２０）がシリアルバスであることを特徴とする、請求項７または８に記載のフィールドバスシステム。
【請求項１０】
フィールドバス（２０）がCANバス（１１）であることを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【請求項１１】
加入ユニット（１２、１４）が、フィールドバス上のデータ送信速度を検知しかつその結果に基づいて加入ユニット（１２、１４）のデータ送信速度を調整するための検知装置（４０）を含んでいることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高安全性工程を制御するのに適しておりかつフィールドバスに接続された少なくとも１つの加入ユニットを含んでいるフィールドバスシステムにおける、データ送信速度の調整方法に関する。この発明は、さらに、少なくとも１個の加入ユニットが接続されているフィールドバスを有する、高安全性工程を制御するためのフィールドバスシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記の種類のフィールドバスシステムは、長期間にわたって多くの異なる分野で多くの異なる目的のために用いられてきた。例えば、ドイツ出願公開公報第４２  ４２  ９３６  Al号には、マイクロプロセッサを有する安全装置が開示されており、これにおいて、フィールドバスがデータ送信用に提案されている。
フィールドバスシステムという言葉は、一般に、理想的には所望の数の加入ユニットが接続されて共通のフィールドバスを介して互いに通信できる、データ通信システムとして理解されている。フィールドバスを介しての加入ユニット間の通信は、特定のプロトコルにより支配される。このような通信システムは、他の加入ユニットが通信から完全に排除される、２個の加入ユニット間の１対１通信リンクとは対照をなす。公知のフィールドバスシステムとして、いわゆるCANバス、いわゆるプロフィバスまたはいわゆるインターバスがある。
【０００３】
フィールドバスの使用は多数の利点をもたらすが、特にフィールドバスを使用しない場合に必要な高度の配線の手間に関してそのことがいえる。高安全性工程を制御するためにフィールドバスを実際に使用することは、これまで不可能であった。なぜならば、フィールドバスはどの加入ユニットからも自由にアクセスできる構造を有しているため、高安全性工程の制御に必要なフェールセーフ度が保証できないためである。しかしながら、出願者は、高安全性工程の要求を満足させるフィールドバスシステムを開発した。
【０００４】
高安全性工程という言葉は、この発明においては、故障が起きると人々や商品に見過ごすことのできない危険をもたらす工程を意味する。理想的には、どんな高安全性工程も、もし故障が起きた場合には工程が安全な状態に移行することが１００％保証されねばならない。このような高安全性工程は、より大きく、高いレベルの全体的な工程の部分的工程であってもよい。高安全性工程の例として、重要なパラメータを所定の限界内に保たねばならない化学工程や、水圧制御や全製造ラインの制御等の複雑な機械制御などがあげられる。例えば水圧の場合、原料供給工程は高安全性工程ではない部分工程であるが、プレス器具の起動工程は、全工程の部分としての高安全性部分工程である。高安全性（部分）工程の他の例として、ガード、保護ドアまたは光バリアのモニタリングや、両手使用型スイッチの制御や緊急停止装置へのリアクションなどがあげられる。
【０００５】
高安全性工程を制御するために、フィールドバスシステムにとって最大の要件の１つは、例えばモデムを介してのような公知のデータ送信システムでは役割を果たせないほどの限定された迅速な応答時間である。このようなフィールドバスシステムは、例えば何らかの被害を避けるために緊急停止スイッチを押す動作に応答して、所定の限定された応答時間内に工程を中止または終了できなければならない。達成できる応答時間は、主に、フィールドバスシステムの送信速度によって決まる。データ送信速度が高い場合、応答時間は短くなる。なぜならば、加入ユニットの数が等しい場合、データ送信速度が高くなると、低いデータ送信速度に比べてフィールドバスの負荷が小さくなるからである。したがって、フィールドバスがデータ送信に使えるようになるまで加入ユニットが待たねばならない最大時間は、短くなる。
【０００６】
そのために、極めて高いデータ送信速度で操作することが望ましい。しかしながら、データ送信速度を高めると、送信者と遠く離れた位置にある加入ユニットとの間の送信特性が低下するという問題が生じる。
したがって、高安全性工程を制御できるようにフィールドバスシステムにおいてデータ送信速度を調整することは、明らかに極めて重要な役割を持つ。バスシステムにおけるデータ送信速度の調整についてのアプローチは、例えばEP ０ ８９６ ４４９  A2、US  ５,１２４,９４３またはUS  ５,８８１,２４０に開示されている。
【０００７】
典型的には、フィールドバスシステムにおけるデータ送信速度の調整は、フィールドバスシステムの加入ユニットにそれぞれ調整装置を設けて手動で行なう。これらの調整装置の例として、DIPスイッチがある。
このような方法でデータ送信速度の調整を行なうことは、明らかに、極めて複雑で故障を起こしやすい。特に複数の加入ユニットを有する大規模のフィールドバスシステムの場合、１つの加入ユニットにおいてデータ送信速度が誤って不正確に調整されることはあり得ることである。それによりその加入ユニットはフィールドバスを介してそれ以上通信できなくなる。このことは、高安全性工程にとっては致命的な結果を引き起こす。
【０００８】
可能な最大データ送信速度はデータ送信通路の長さに応じて低下するので、既に存在するフィールドバスシステムを延長する場合、最も遠距離にある加入ユニットも通信できるようにデータ送信速度を低下させねばならないことがしばしば生じる。しかしながら、これによって、フィールドバスシステムの全ての加入ユニットにおいてデータ送信速度を低下させねばならなくなる。なぜならば、フィールドバスに接続された加入ユニットは、ほぼ同じデータ送信速度で送信しなければならないからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがってこの発明の目的は、上記の種類のデータ送信速度の調整方法と上記の種類のフィールドバスシステムとを、特にフィールドバスシステムの応答時間を所望の範囲に保持したままで簡単で柔軟性に富んだ調整が可能なように改良することである。データ送信速度の調整は、とくにフィールドバスシステムの安全性に影響をもたらしてはならない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、冒頭に記載した方法により達成される。この方法によると、第１フェーズにおいて、１個または複数個の加入ユニットがフィールドバスに接続された中央ユニットに低速の第１データ送信速度でログオンし、第２フェーズにおいて、中央ユニットが１個または複数個の加入ユニットのデータ送信速度を増大させ、所定のより高速の第２の値にする。第３フェーズで、１個または複数個の加入ユニットがより高いデータ送信速度で中央ユニットに再度ログオンし、中央ユニットは第１および第３フェーズにおいてログオンされた加入ユニットの数に差異（不一致）を検知した場合には、フィールドバスをシャットダウンする。
【００１１】
この発明に関して、加入ユニットとは、フィールドバスに接続された何らかのユニットを指すものである。例えば、信号装置（サーバー）や制御装置（クライアント）は、加入ユニットを示す。制御装置と信号装置との間の差異は、この発明の説明には必要でない。
この発明の利点は、中央ユニットを使用することにより、高安全性要求にも応えられるデータ送信速度の調整が可能となることである。フィールドバスシステムにスイッチを入れた後、まず、どの加入ユニットがフィールドバスに接続されているかをチェックする。中央ユニットは、例えば２０ｋBaudの最も低いデータ送信速度を用いる。低いデータ送信速度であれば、データ送信通路に関係なく、全ての加入ユニットへの通信が保証される。その後、中央ユニットはデータ送信速度を所定のより高い値（目標値）に上げる指令を含んだテレグラムを接続されている加入ユニットに送信する。この目標値は、バス負荷、応答時間などの全ての高安全性パラメータに対応できるように選択される。これによって、データ送信速度の調整は終了する。
【００１２】
したがって、この発明の方法によれば、個々の加入ユニットで手動で操作する必要なしに、データ送信速度を容易かつ柔軟に調整できる。使用者は、この発明のフィールドバスシステムの中央ユニットに、許容できる（以前に安全であると判明した）データ送信速度を調整または設定する。したがって、この発明の目的は完全に達成できる。
【００１３】
第１および第３フェーズにおいてログオンされた加入ユニットの数に差異を検知した場合に、フィールドバスをシャットダウンすることにより、フィールドバスシステムの安全性が増すという利点を有する。例えば、もし第１フェーズにおいてログオンした加入ユニットが、送信者から遠すぎる位置にあるために、より高いデータ送信速度で再度ログオンできない場合には、フィールドバスはすぐにシャットダウンする。フィールドバスシステムを介して制御された工程は、次にそれに応答して安全状態に移行される。
この発明の好ましい実施形態において、第１フェーズは、フィールドバスシステムをスイッチオンすることから始まる。
【００１４】
この方法では、制御されるべき高安全性工程がまだ開始されていない段階において、低速の第１データ送信速度でデータ送信が行なわれるため、短時間のみ存在する低いデータ送信速度とそれに伴う長い応答時間は致命的な影響を与えずに済むという利点がある。
好ましい実施形態において、中央ユニットは第２フェーズで、データ送信速度を第２の値に切り換える指令を含んだデータテレグラムを全ての加入ユニットに送る。好ましくは、加入ユニットの最後のログオンから加入ユニットの新しいログオン無しに所定の時間が経過すると、中央ユニットは第３フェーズを終了する。
【００１５】
この方法は、データ送信速度調整過程において、データテレグラム送信を使用するこの発明のフィールドバスシステムにおける安全メカニズムを用いるので、データ送信速度の調整ミスが起こる可能性が極めて低いという利点を有する。
好ましくは、データ送信速度の第１の値は、標準送信速度、例えば２０ｋBaud
であり、第２の値は、フィールドバスシステムの目標値、例えば２５０ｋBaudである。これらの値は、実用において特に有利であることが証明されている。
【００１６】
好ましい実施形態において、第３フェーズの経過後にフィールドバスに接続された新しい加入ユニットがフィールドバス上のデータ送信速度を決定し、このデータ送信速度で中央ユニットにログオンする。
この方法は、新しい加入ユニットを接続できるようにするために、フィールドバスシステムを完全にシャットダウンしなくてもよいという利点を有する。もし加入ユニットが中央ユニットにログオンできなければ、データ送信速度を調整する手順を実行するためにフィールドバスシステムが再起動され、この場合、新しい第２の値が使用される。
【００１７】
この発明の目的は、冒頭で述べたフィールドバスシステムによっても達成できる。このフィールドバスシステムには、中央ユニットが設けられており、この中央ユニットはフィールドバスを介して加入ユニットと通信し、フィールドバス上および加入ユニットにおけるデータ送信速度を低い第１の値から高い第２の値へ切り換えるためのスイッチ装置を含んでいる。
この発明のフィールドバスシステムは、システムに１回だけ設けられている中央ユニットを用いて、極めて容易にデータ送信速度を調整できる。このデータ送信速度は、フィールドバスに接続された全ての加入ユニットにより採用される。もし、１個またはそれ以上の加入ユニットがスイッチ装置により決定された高いデータ送信速度で中央ユニットにログオンできなければ、フィールドバスシステムは直ちにシャットダウンされる。その結果、フィールドバスシステムにより制御される高安全性工程は安全状態に移行され、送信できない加入ユニットまたは不正確に送信する加入ユニットは、いかなる損害ももたらさない。
【００１８】
中央ユニットはデータ送信速度の第１の値と第２の値とを保存する第１記憶装置を含む。中央ユニットは、フィールドバスに接続された加入ユニットにより送信されたログオンデータであって、スイッチ装置が、データ送信速度を第１の値から第２の値に切り換える前および後に、当該ログオンデータの入力が行われたものであるログオンデータをそれぞれ保存するための第２および第３記憶装置を含む。
さらに、中央ユニットは、第２記憶装置と第３記憶装置とに保存されたログオンデータを、これらのログオンデータが一致するか否かについて比較するためのコンパレータを含み、その比較の結果が不一致ならば、中央ユニットはフィールドバスをシャットダウンする。
【００１９】
さらに、中央ユニットがタイム測定装置を含むのが好ましい。このタイム測定装置は、コンパレータに接続されており、データ送信速度が増加した時から所定の時間が経過した後に比較を開始する。
この方法は、フィールドバスシステムの機能という観点から有利であると認められている。
好ましい実施形態において、フィールドバスシステムはシリアルバスであり、好ましくはCANバスである。
【００２０】
上記のようにCANバスは既に大規模に使用されており、したがって、例えばバスコントローラのようなそれぞれの制御装置は、この発明によるフィールドバスシステムを組み立てるための標準ユニットとして、低価格で入手できる。
好ましい実施形態において、加入ユニットは、データ送信速度を検知し、それに応えて加入ユニットのデータ送信速度を設定する検知装置を含む。
この方法によれば、加入ユニットがフィールドバスシステムを再起動する必要なしにフィールドバスシステムに接続され得るという利点を有する。加入ユニットはむしろ、フィールドバス上のデータ送信速度を検知し、その後、それに基づいてそれ自体の送信速度を調整する。換言すれば、新しく接続された加入ユニットは、フィールドバスを中断させることなく、実行中のフィールドバスに同期する。加入ユニットは、適切なデータ送信速度を見つけるやいなや、中央ユニットにログオンする。
【００２１】
この発明の他の利点および実施形態は以下の説明と添付図面から明らかであろう。
上記に引用され、また下記に説明される特徴は、示されたそれぞれの組み合わせでのみ使用されるのではなく、この発明の範囲から逸脱せずに他の組み合わせで、または単独で使用され得ることは明らかである。
次にこの発明の実施形態を介し、図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１において、バス加入ユニットが接続された安全フィールドバスシステムが参照番号１０で指示されている。フィールドバスシステム１０は、この実施形態では、いわゆるCANフィールドバスシステム１１（以下、バスシステムと呼ぶ）である。
バスシステム１１は、いわゆるフィールドバス２０（以下、バスと呼ぶ）により互いに電気的に接続された複数個のバス加入ユニット１２、１４を含む。CANバスシステムにおいて、バスは、ツーワイヤラインとして設けられている。
【００２３】
バス加入ユニット１２、１４は、いわゆる制御装置（クライアントとも呼ばれる）またはいわゆる信号装置（サーバーとも呼ばれる）であってよい。単なる例として、バス加入ユニット１２を制御装置１３、バス加入ユニット１４を信号装置１５と仮定する。
このようなバスシステム１１は、例えば特別な工程を制御するのに適している。制御に必要な制御プログラムは、制御装置１３内を走行する。この制御装置１３には、信号装置１５から、例えば測定値のようなデータが供給される。制御装置１３は、これらのデータを処理し、それぞれの制御信号を信号装置１５に送信する。信号装置１５は、例えばセンサおよび／またはアクチュエイタに接続されていてもよい。一般に、信号装置１５はまた、入力／出力装置（E／A装置）として機能してもよく、一方、制御装置１３は、測定値を処理し、それに対応して特定のアクションを行なう。
【００２４】
バス加入ユニット１２、１４の通信すなわちバス２０を介してのデータの送信は、いわゆるプロトコルという特定のルールに支配される。この実施形態において、データ送信はCANプロトコルに従って行なわれる。CANプロトコルは一般に知られており、従ってここではこれ以上の説明は省く。
各バス加入ユニット１２、１４は、バス２０のデータ交通を制御するためのいわゆる制御モジュール１６を含む。この制御モジュール１６は、バス２０へのリンクを可能にし、データをプロトコルに従ってデータフレームにパッケージし、それを送信するためにバス２０に送る。制御モジュール１６は、異なる製造者によって提供された標準エレメントとして設けられている。したがって、このエレメントの構造については以下に説明しない。
【００２５】
例えば測定信号または制御命令などの送信すべきデータは、ユニット１７、１８によって提供される。これらのユニット１７、１８は、異なる機能を有していてもよく、従って異なる設計を有していてもよい。この実施形態においては、制御装置１３に割り当てられたユニット１７は特定のアルゴリズムに従って計算をするマイクロコントローラとして設計されており、一方、信号装置１５に割り当てられたユニット１８は、例えば、センサにより供給された測定信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータとして設けられていると仮定する。
【００２６】
図１によれば、信号装置１５と制御装置１３にはさらにユニット１７′、１８′が設けられている。これらの追加ユニット１７′、１８′は、ユニット１７、１８のそれぞれが冗長システムを達成するために果たすのと同じ機能を果たす。アプリケーションによれば、追加ユニット１７′、１８′はそれぞれユニット１７、１８と同じ設計である（冗長システム）。アプリケーションによれば、ユニット１７、１７′、１８、１８′を多様システムとして設計してもよく、その場合、それぞれ同じ機能を有する追加ユニット１７′、１８′は、ユニット１７、１８とは異なる製造者の異なるプロセッサに合わせて設計してもよい。
【００２７】
これらの冗長システムまたは多様システム１７、１７′、１８、１８′は、それぞれ、それら自体を連続的にチェックし、不一致が起こるとすぐに故障信号を発する。さらに、これらのシステムは、ユニット１７、１８の一方が故障してもバス加入ユニット１２、１４は完全には故障しないようにし、したがって、確実にスイッチオフできる。
公知のCANプロトコルから明らかなように、制御モジュール１６は、誤ったデータの送信を検知するためのエラーチェックを行なう。エラーチェックの一例は、例えば、いわゆる「巡回冗長検査」（CRC）である。
【００２８】
このようなバスシステムを高安全性工程の制御にも使用するために、上記制御モジュール１６によるエラーチェックに加えて、安全性を増すためのさらに他の手段が必要である。これらの追加エラーチェック機構およびエラー訂正機構は、ユニット１７、１７′、１８、１８′に設けられる。例えば、このような機構は、追加CRC演算であってよい。ユニット１７、１７′、１８、１８′のさらに他の仕事は、例えばバス加入ユニットの応答時間やタイムアウト等のような他の安全性に関するパラメータのモニタリングである。これらの機構は、この発明の理解には必要でないので、これ以上詳述しない。ユニット１７、１７′、１８、１８′は制御モジュール１６と共に、事故に対するほぼ１００％の安全性と高いエラー検知度がそれぞれ達成されることを保証する。
【００２９】
図１に破線１９が示されており、この破線１９はバス加入ユニット１２、１４を上部の安全部分と下部の安全でない部分（非安全部分）とに分ける。非安全部分は、制御モジュール１６とバス２０とを含む。安全部分は、ユニット１７、１７′、１８、１８′を含み、ユニット１７、１７′、１８、１８′はそれら自体とバス２０のデータ交通をモニターし、その場合、エラーの見落としの可能性は極めて低い。
【００３０】
バス２０を介してのデータ送信は、一定の速度、いわゆるデータ送信速度で実施される。バス加入ユニット１２、１４が通信できるようにするために、バスに接続されたバス加入ユニットによって使用されるデータ送信速度は等しくなければならない。CANバスシステム１１においては、異なるデータ送信速度でのデータ送信は不可能である。
安全バスシステムにおいて、データ送信速度は、バス加入ユニットの応答時間が決められた値を超えないように選択されなければならない。前記の応答時間もまた、バス２０を使用することにより特定される。これに関して、一般に、データ送信速度が大きくなると、バスの負荷が減少することに留意すべきである。したがって、バス２０を介してデータを送信するためにバス加入ユニット１２、１４が待たねばならない時間もまた短くなる。しかしながら、調整できる最高データ送信速度は、バス２０の位置的な長さによって限定される。バス２０の長さが増すにつれて、すなわちバス加入ユニット１２、１４の間の距離が増すにつれて、許容されるデータ送信速度、すなわち安全であると確定できるデータ送信速度は、バス２０の電気的ラインの特性により低下する。
【００３１】
この発明によれば、バス２０のデータ送信速度を設定するために、中央ユニット（管理装置とも呼ぶ）が設けられている。この中央ユニット３０はバス２０に接続されており、バスシステム１１において１回だけ設けられている。中央ユニット３０は、バス２０に接続されている全ての加入ユニット１２、１４のためにデータ送信速度を調整する。バス加入ユニット１２、１４をグループに分け、中央ユニット３０を介してグループごとにアクセスできることは当然である。
【００３２】
中央ユニット３０もまた、バス加入ユニット１２、１４と同様に安全部分と非安全部分とに分けられている。非安全部分は同様に制御モジュール１６を含み、制御モジュール１６は、バス２０を介してのデータ送信を管理する。この制御モジュール１６に加えて、２個のユニット３１、３１′を有する冗長多様システムが設けられている。２個のユニット３１、３１′は同じ機能を有しており、これについては、後に詳述する。
【００３３】
図２には、ユニット３１の構造が示されている。ユニット３１は、第１記憶装置３５に接続された制御ユニット３３を含んでいる。記憶装置３５は、データを保存するための複数個の記憶セルを含んでいる。
制御ユニット３３もまたさらに他の記憶装置３６、３７に接続されている。記憶装置３６、３７は、いわゆるログオンデータを保存するように構成されている。
【００３４】
記憶装置３６、３７は両方とも次にコンパレータユニット３８に接続されている。コンパレータユニット３８は、制御装置３３に出力信号を供給する。さらに、制御装置３３にも、いわゆるタイマーモジュール３９が設けられている。
中央ユニット３０および特にユニット３１は、図３のフロー線図を参照して説明する次のような機能を果たす。
バスシステム１１を開始した時、それは全てのバス加入ユニット１２、１４、３０をスイッチオンした時であるが、制御モジュール１６が好ましくは２０ｋBaudの低い所定のデータ送信速度を設定する。この低速値（デフォルト値）は、バス加入ユニット１２、１４のそれぞれの記憶セル（図示せず）にも中央ユニットの記憶装置３５の記憶セルにも保存されている。この選択値は、バス２０に接続された全ての加入ユニット１２、１４がバス２０の長さに関係なく互いに通信できるようにする値でなければならない。バスを形成しているラインの電気的特性によりこの低いデータ送信速度において否定的な効果が生じてはならない。
【００３５】
バス加入ユニット１２、１４は、第１フェーズにおいて、バス２０を介してこの低いデータ送信速度でデータテレグラムを送信する。この場合、データテレグラムの宛て先は、全て中央ユニット３０である。これらのデータテレグラムは、送信しているバス加入ユニット１２、１４をそれぞれ認識し確認できるデータを含む。これらのいわゆるログオンデータは中央ユニット３０によって受け取られ、第２記憶装置３６に保存される。
【００３６】
タイマーモジュール３９により決定され、ログオンデータの最終保存と共に測定開始される所定の時間が過ぎた後、制御装置３３は、バスシステムをスイッチオンする前に第１記憶装置３５に保存されたデータを読み出す。これらのデータは、安全性を目指す観点から許容できる最大データ送信速度に対応するデータ送信速度の値を示している。これらのデータおよび値は、それぞれデータテレグラムにパックされ、バス２０を介して全てのバス加入ユニット１２、１４に送信される。
【００３７】
バス加入ユニット１２、１４は、このデータテレグラム（例えばいわゆる全ての加入ユニット宛てのブロードキャストテレグラム）を受け取り、そこに含まれているデータを処理して、設定されたデータ送信速度を新しい値に設定する。前記のデータテレグラムは、依然として低いデータ送信速度を用いて中央ユニット３０により送信される。
データテレグラムを受け取り、データ送信速度を好ましくは２００〜２５０ｋBaudの高い値に調整した後、バス加入ユニット１２、１４は中央ユニット３０に再びログオンする。このために、バス加入ユニット１２、１４はログオンデータを含む中央ユニット３０宛てのデータテレグラムを前記の高いデータ送信速度を用いて送る。ログオンデータは、第３記憶装置３７に保存される。
【００３８】
最後のデータテレグラムを受け取ってからタイマーモジュール３９により測定された時間が所定の値を過ぎると、制御装置３３は、コンパレータユニット３８に記憶装置３６、３７に保存されているログオンデータを互いに比較せよとの指令を送る。高いデータ送信速度が設定された後にバス加入ユニットがログオンされていないと判断された場合には、制御装置３３は、エラーが起こったと判断し、すぐにバスシステムをシャットダウンし、それによって、制御された高安全性工程を安全状態に移行することができる。
【００３９】
起こり得る故障またはエラーは、例えば１つのバス加入ユニットが高いデータ送信速度を用いるには中央ユニット３０から遠すぎる位置にあることによる。このエラーを直すために、バスシステムが低いデータ送信速度で操作されることが必要である。このような低速値は、記憶装置３５のさらに他の記憶セルに保存されている。
上記エラーによって起こったスイッチオフのために必要となったバスシステム１１の次の再起動中に、上記のデータ送信速度調整方法がもう１回実施される。しかしながら、次に低い値が、データ送信速度の値として記憶装置３５から読み出される。再起動の前に手動でこの低い値をセットし、保存された値にアクセスしなくても、もちろん構わない。
【００４０】
上記の比較において、両方の記憶装置３６、３７に保存されたログオンデータ間の一貫性が判明すると、バスシステム１１は設定されたデータ送信速度で作動され得る。全てのバス加入ユニットは、このデータ送信速度に基づいて通信することができる。
バスシステムの安全性を増すために、中央ユニット３０は、最初に登録した全ての加入ユニットが依然としてオンライン状態にあるか否か、すなわち送信および受信できるか否かを周期的にチェックされる。このチェックは、中央ユニット３０がバス加入ユニット１２、１４に対してログオンデータを送り返すことを指令するデータテレグラムをバス２０を介して送信する際に実施される。これらのログオンデータは、次に第３記憶装置３７に保存され、タイマーモジュール３９により決定された時間の経過後に、最初に保存されたログオンデータと比較される。ログオンデータ間に不一致があれば、バスシステム１１を直ちにシャットダウンし、一方、データが一致しておれば、それ以上のアクションはなされない。
【００４１】
バス加入ユニット１２、１４が高いデータ送信速度を用いたバスシステム１１の作動の間に接続される場合、ユニット１７、１７′、１８、１８′は、データ送信速度検知装置１４を含む。この検知装置１４は、バス２０において用いられているデータ送信速度を検知し、それに従って制御モジュール１６を設定する機能を果たす。その後、新しい加入ユニット１２、１４はログオンするために中央ユニット３０にデータテレグラムを送る。この場合、それぞれのログオンデータは第２記憶装置３６に保存される。全てのバス加入ユニットが送信および受信できる状態にあるか否かを次に周期的チェックする間に、新しく接続されたバス加入ユニットのログオンデータは、比較により一致を導き出せるように、第３記憶装置３７に保存される。
【００４２】
これまでに既に述べたように、第１記憶装置３５は、異なる値のデータ送信速度を受け入れることのできる複数個の記憶セルを含む。これらのデータ送信速度は、中央ユニット３０を作動させる前に設定できる。これらの値を作動中に変更することももちろん可能である。保存されるデータ送信速度の典型的な値は、標準起動値が２０ｋBaud、５０ｋBaud、１００ｋBaud、１２５ｋBaud、１５０ｋBaud、２００ｋBaud、２５０ｋBaudおよび５００ｋBaudである。これとは異なる段階的変化ももちろん可能である。
【００４３】
これらの観点から、この発明のフィールドバスシステムは、全てのバス加入ユニットに対し所定の安全なデータ送信速度の調整を極めて簡単に実施可能にできることは明らかである。バス加入ユニットの手動での調整は、これ以上必要でない。さらに、応答時間、送信エラー、タイムアウト等の安全性にとって重要な全ての値は、データ送信速度の調整中に同様に安全性に関連する方法でモニターされる。したがって、バスシステムの運用を変化させても、影響をもたらさない。
【００４４】
中央ユニット３０の機能を、この発明の範囲を逸脱することなく他のバス加入ユニットの機能と結合できることは、明らかである。中央ユニット３０は制御装置１３と一体化可能なことも考えられる。さらに、ユニット３１を、図２とは異なる設計にして、同じ機能を果たさせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ２つの加入ユニットと中央ユニットを有するこの発明のフィールドバスシステムのブロック線図である。
【図２】  中央ユニットのブロック線図である。
【図３】  この発明の方法を説明するためのフロー線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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