(57)【要約】【課題】安全性臨界プロセスを制御するためのフィールドバスシステム（１０； １２）において、オープン通信チャンネルを用いて、バスメッセージの独立性安全性を確保する。【手段】本発明に係るフィールドバスシステム（１０； １２） は、伝送媒体（１４； １６： ６２） が、オープン通信チャンネルからなり、通信プロトコールは、オープン通信チャンネル（１４； １６）を通して伝送される各システム識別子（３８， ４０， ４８； ４２， ４４， ５２）を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送媒体（１４； １６； ６２， ６４， ６６）と、伝送媒体（１４； １６； ６２， ６４， ６６）に接続された複数のバス加入者（１８， ２０， ２２； ２４， ２６， ２８； ６８ − ７６）を有し、バス加入者（１８， ２０， ２２； ２４， ２６， ２８； ６８ − ７６）は、互いに通信するために伝送媒体（１４； １６； ６２， ６４， ６６）を通じてバスメッセージ（４６； ５０； ９２）を伝送することができ、そしてさらに、バスメッセージ（４６； ５０； ９２）の伝送および受信のためのルールを予め定めた規定された通信プロトコール（３４）を有する安全性臨界プロセス（７８， ８０）を制御するフィールドバスシステムであって、伝送媒体（１４； １６； ６２）が、オープン通信チャンネル（１４； １６； ６２）からなり、そして通信プロトコール（３４）が、オープン通信チャンネル（１４； １６； ６２）を通じ伝送される各バスメッセージ（４６； ５０； ９２）に少なくとも接続された各システム識別子（３８， ４０， ４８； ４２， ４４， ５２； １０２）を含むことを特徴とする安全性臨界プロセス（７８， ８０）を制御するフィールドバスシステム。
【請求項２】
個々の各システム識別子（３８， ４０， ４８； ４２， ４４， ５２； １０２）が、本質的に冗長であることを特徴とする請求項１に記載のフィールドバスシステム。
【請求項３】
各システム識別子が、オープン通信チャンネル（１４； １６）を通してバスメッセージ（４６； ５０）と共に伝送される規定された周波数信号（４８； ５２）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のフィールドバスシステム。
【請求項４】
各システム識別子がバスメッセージ（４６； ５０）の成分として伝送されるデータ値（３８； ４２）含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【請求項５】
データ値（３８； ４２）が、データ値エラーに対して自主的に保護されることを特徴とする請求項４に記載のフィールドバスシステム。
【請求項６】
伝送媒体が、シグナルコンバーター（８６， ８８）を通してオープン通信チャンネル（６２）に接続された閉じられた通信チャンネル（６４， ６６）からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【請求項７】
シグナルコンバーター（８６， ８８）が、システム識別子（１０２）を有するオープン通信チャンネル（６２）を通して伝送されるバスメッセージ（９２）を接続する第一安全性ステップ（９４）からなることを特徴とする請求項６に記載のフィールドバスシステム。
【請求項８】
シグナルコンバーター（８６， ８８）が、オープン通信チャンネル（６２）を通して受信されるバスメッセージ（９２）のシステム識別子（１０２）をチェックする第二の安全性ステップ（９６）からなることを特徴とする請求項６または７に記載のフィールドバスシステム。
【請求項９】
シグナルコンバーター（８６， ８８）が、オープン通信チャンネル（６２）を通して伝送されるバスメッセージ（９２）を選択するフィルターステップ（９８）からなることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【請求項１０】
シグナルコンバーター（８６， ８８） が、システム識別子（１０２）が不揮発法で保存される交換可能な記憶媒体（１００）を有することを特徴とする請求項６ないし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】
各バス加入者が、各システム識別子（３８， ４０， ４８； ４２， ４４， ５２）が持久記憶的法で保存される交換可能な記憶媒体（３６）を有することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【請求項１２】
各加入者のアドレスもまた交換可能な記憶媒体（３６）に持久記憶的法で保存されていることを特徴とする請求項１１に記載のフィールドバスシステム。
【請求項１３】
オープン通信チャンネルがラジオチャンネルであることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【請求項１４】
オープン通信チャンネルがイーサネット（登録商標）接続であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【請求項１５】
伝送媒体（１４； １６； ６２）に接続するためのインタフェース（３２）を有し、また通信プロトコールが実行される通信ユニット（３４）を有するフィールドバスシステムに使用されるバス接続モジュールであって、インタフェース（３２）が、オープン通信インターフェースでありそして履行された通信プロトコールが、伝送されるバスメッセージ（４６， ５０； ９２）に接続された各システム識別子（３８， ４０， ４８； ４２， ４４， ５２； １０２）を含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載のフィールドバスシステムに使用するバス接続モジュール。
【請求項１６】
変更することができそして少なくとも各システム識別子（３８， ４０， ４８； ４２， ４４， ５２； １０２）が、持久記憶的法で保存された記憶媒体（３６； １００）のためのインターフェースからなることを特徴とする請求項１５に記載のバス接続モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安全性臨界プロセスの制御用フィールドバスシステムに関するものである。さらに、詳しくは、本発明は、ひとつの伝送媒体と複数バス加入者を有し、伝送媒体に接続され、お互いに通信するために伝送媒体を通してバスメッセージを伝送でき、またメッセージの伝送および受信のルールを予め規定する明確な通信プロトコールを有している安全性臨界プロセスの制御用フィールドバスシステムに関するものである。
【０００２】
また、本発明はそのようなフィールドバスシステムのバス接続モジュールに関するものである。さらに、詳しくは、伝送媒体に接続するインターフェースを有し、さらに、通信プロトコールが、実行される通信ユニットを有するそのようなフィールドバスシステムのバス接続モジュールに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
このようなフィールドバスシステムおよび相応するバス接続モジュールが、例えば、ドイツの雑誌ｍｐａ ４−１９９９に掲載された「フェイルセイフ制御器からフェイルセイフバス」と題する論文で知られている。
フィールドバスシステムは、データ通信装置であって、各々バス加入者が共通の通信媒体に接続されている。バス加入者は、規定されたルールにしたがって共通の通信媒体にアクセスすることによってお互いに通信することができる。この場合、メッセージは、いわゆるバスメッセージの形態でバス加入者間で伝送できる。規定されたルールの総計は、例えば、通信の矛盾すなわち、バスのメッセージのアドレッシングの性質の優先権の配分が、結果として規定された通信プロトコールとなる。各バス加入者は、バス接続モジュールをもち、それで通信プロセスを実行するために要求されるルールが実行される。既知のフィールドバスシステムとしては、いわゆるＣＡＮバス、いわゆるプロフィバスおよびいわゆるインターバスがある。
【０００４】
フィールドバスシステムは、それらの共通の伝送媒体のため、複数のバス加入者が、互いに接続でき、しかも配線複雑さは比較的低いレベルにあるという利点がある。これによって、設置の時間と経費を節約することができ、フレキシブルな方法で設置を新しい要件にあわせることができる。
先に引用したドイツの雑誌に、安全性臨界プロセスの制御に上記の一般に知られるフィールドバスシステムと対照して使用できるフィールドバスシステムが、記述されている。以下では、これは、故障が生じた場合、人体あるいは物質に受け入れられない危険を招くプロセスを意味する。そのようなプロセスの例として緊急停止スイッチ、二手コントローラ、ガードドアー、あるいは光バリアーの評価および監視がある。多くの国々でそのようなプロセス制御のために使用されているシステムおよび機器は、各管轄の監督機関から特別な許可を必要とする。適用される許可基準としては、例えば、ヨ−ロッパ規格ＥＮ ９５４−１あるいはドイツ規格ＤＩＮ １９ ２５０がある。ヨーロッパ規格ＥＮ ９４５−１の第３部に少なくとも適合する装置システムは、以下では「安全」と言うこととする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
先に引用したドイツの雑誌から知られるフィールドバスシステムは、ヨーロッパ規格ＥＮ ９５４−１の最も厳しい安全部門４の要件にでも適合する。このように、それは実際上すべての安全性臨界プロセス制御に承認されている。同時に、このシステムは、安全制御ユニット、安全入力／出力装置および光バリヤなど多くの安全装置が、配線の複雑さを制限して接続することができ、複雑な安全制御システムを形成することができる。しかし、ある程度の配線の複雑さは、フェイルセイフの理由から存在する。と言うのは、この知られたシステムは、専用目的に敷設されたケーブルに基づく伝送媒体、すなわち電気および／あるいは光ケーブルをもっぱら使用しているからである。このように、知られている安全フィールドバスシステムは、ただ登録された安全バス加入者のみが使用できる本質的に閉じた通信チャンネルをベースとしている。
【０００６】
このような事情にかんがみて、本発明の目的は、配線の複雑さをさらに、少なくできるような先に述べたタイプの安全フィールドバスシステムを開発することである。さらに、本発明の目的は、相対するバス接続モジュールを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
先に引用したフィールドバスシステムについては、この目的は、オープン通信チャンネルを通じて伝送される各バスメッセージに少なくとも接続された各システム識別子を含むオープン通信チャンネルおよび通信プロトコールからなる伝送媒体によって達成できる。
さらに、この目的は、インタフェースがオープン通信インタフェースであり、実行された通信プロトコールが伝送されるバスメッセージに接続された各システム識別子を含むバス接続モジュールによって達成される。
【０００８】
既知の安全フィールドバスシステムとは対照的に、本発明に係るフィールドバスシステムは、他の通信接続の通信加入者に基本的に接近できるオープン（閉じていない）通信チャンネルを伝送媒体として含む。特に、これは既存のコンピュータネットワークのイーサネット（登録商標）など、あるいはラジオ接続を含めてもよい。
後者の場合、通信媒体は、ラジオチャンネルを含み，他方初めに述べた状態では、それは、（既存の）イーサネット接続を含む。
【０００９】
安全工学分野において、初めてこのように、本発明に係るフィールドバスシステムは、すべての以前の方法とは対照的に、外部の影響を確実におさえるためまた要求される本来のフェイルセイフ性を確実化するために本来閉じられなければならない原理から脱している。本発明者は、すべての以前の原理を破り、通信プロトコールの中で各システム識別子を実行し、このように「実際上」クローズドシステムを作ることにより、オープン性による本来安全でなかった通信媒体でも、要求される本来の安全性が実現できることを見出している。各システム識別子は、たとえ同じタイプであっても他のフィールドバスシステムに対して一義的に全体と判別する。一方では、システム識別子は、個別に設定され、そのため違った各システム識別子が、２つの異なったフィールドバスシステムに割り当てることができる。他方、各システム識別子を１つの規定されたフィールドバスシステムに全体として一義的にそして永久的に配分することができ、そのためこのフィールドバスシステムと関連させたバスメッセージが、どれかのほかの通信接続のものと安全に識別することができる。同じタイプのフィールドバスシステム間でさえバスメッセージ間の混乱を防止する事ができる。それゆえに、オープンでありしたがって本来的に安全でない伝送システムを使用しても、本発明に係るフィールドバスシステムは、他のバスメッセージから「切り離される」安全システムである。
【００１０】
他方、本発明に係るフィールドバスシステムは、既存のケーブル接続、他の目的に使用されものでも、あるいはワイヤレスラジオ接続でも使用することが出来、したがって、先に引用したフィールドバスシステムと同じ高いレベルのフェイルセイフ性が得られるが、しかし配線の複雑さは極めて低い。それは、同様に安全性臨界プロセスの制御にこの安全フィールドバスシステムと同じように使用できる。
【００１１】
本発明に係るバス接続モジュールは、オープン（標準）通信チャンネルを通じた通信に要求されるインターフェースが、接続された各システム識別子とともに含まれる。このインターフェースには、送信されるべきバスメッセージが実際上閉じたシステムを実現するために接続される。このようなバス接続モジュールは、発明のフィールドバスシステムを非常に容易に設定でき、そしてさらに、既存の標準技術にアクセスできる。
【００１２】
このように上記の目的は完全に達成することができる。
本発明の好ましい実施態様では、個々のシステムは本質的に冗長である。
本発明のこの実施態様では、各システム識別子は、関連させたバスメッセージを効果的に確認することができるようにするために共に伝送および受信しなければならない少なくとも二つの互いに冗長な組成要素をふくむ。組成要素は、例えば互いに規定された関係を持つ２つのデータ値でよい。一つのデータ値は、この場合、好ましくは、他の、例えば、ＣＲＣ（サイリック冗長検査）検査合計から誘導した検査合計であることである。この方法は、各システム識別子がより高いレベルの本質的安全性を有し、このように全システムのフェイルセイフ性を改善する利点がある。
【００１３】
本発明に係るもう一つの実施態様では、各システム識別子は、オープン通信チャンネルを通じてバスメッセージと共に伝送される規定された周波数システムを含む。
本発明に係るこの実施態様では、少なくとも各システム識別子の一部が周波数ドメインにある。これは、伝送されるメッセージスペクトラムに個々に決められた追加の「トーン」加えることによりバスメッセージを伝送するときに特に容易に行える。この方法は、システム識別子が、伝送されるバスメッセージから独立しているという利点がある。このように、このシステム識別子は、伝送されるバスメッセージに影響を及ぼすことがあるデータエラーから独立している。そのため、エラーと共に伝送されるバスメッセージでも関係するフィールドバスシステムにつねに一義的に関連付けることができる。
【００１４】
本発明に係るもう一つの実施態様では、個々の各システム識別子は、バスメッセージの一部として伝送されるデータ値を含む。
本発明のこの実施形態では、個々の各システム識別子が、実際に伝送されるバスメッセージにデータ値として付け加えられる。他方、これはバスメッセージにより提供される一つのデータフレーム内で行ってよい。しかし、この場合、データフレーム自身変更する必要がないので、各システム識別子は現存するデータ値フレームに好ましくは「外部的に」付着されている。各システム識別子は、比較的古いに既存の通信プロトコールとさえ相対的にに容易に加えることができる。両方の場合、各システム識別子は、既存の方法を用いて作り出すことができ、このように費用有効的でフレキシブルな可能性を示している。
【００１５】
上記の方法のもう一つの実施態様では、データ値は、データ値エラーに対して自主的に保護されている。
この方法は、通信プロトコールが標準として提供するデータ保護方法と各システム識別子が独立しているという利点がある。これは、既存の通信プロトコールでも各システム識別子を実行することが非常に簡単である。この場合、もとの通信プロトコールは本質的に変わらないままでよく、ただ、それに加えられた各システム識別子を有している。データエラーに対する保護は好ましくはＣＲＣ検査合計あるいはある相当する検査合計によって与えられている。そしてそれは、既存の検査合計に加えて作られている。
【００１６】
本発明に係るさらなる実施様態においては、伝達媒体はまたもとのコンバーターを通じてオープン通信チャンネルに接続された閉じられた通信チャンネルからもなっている。
この実施様態においては、本発明に係るフィールドバスシステムはオープンおよび閉じられた伝送通路を有している。この方法は、本発明に係るフィールドバスシステムは常に既存の環境に最適にマッチすることができるという利点がある。例として、閉じられたケーブルに基づく部分は電磁干渉の照射が特に強い物理的な場所に設置してもよく、他方同時にほかの領域でより長い伝送距離はワイヤーを使用することなく橋渡しすることができる。少なくとも既存の先行技術に基づいた匹敵するコストで、より大きな伝達率もまた閉じられたケーブルに基づく伝達媒体で達成することができる。このように各々の場合、本発明に係るフィールドバスシステムは違った伝達媒体の利点から有利となる。
【００１７】
上記の方法のもう一つの実施様態において、シグナルコンバーターは、システム識別子にオープン通信チャンネルを通して伝送されるバスメッセージを接続する第一安全性ステップからなる。
この方法はフィールドバスシステムの閉じられた部分のバスの加入者は、伝送されるバスメッセージのシステム識別子を提供する必要はもはやないないという利点がある。これによって、処理速度が高くなる。さらに、既存の閉じられたフィールドバスシステムは、オープンな、例えば、ワイヤレスの伝送区間をこのように加えることによって非常に費用を効果的にアップグレードすることができる。
【００１８】
もう一つの実施様態において、シグナルコンバーターは、オープン通信チャンネルを通じて受信されるバスメッセージのシステム識別子をチェックする第二安全性ステップからなる。
この実施様態においては、シグナルコンバーターは、バスメッセージを受信した時、各システム識別子で関連付けた第二タスクエレメントを実行する。すなわち、それをチェックする。フィールドバスシステムの閉じられた部分のバス加入者はこのようにシステム識別子に関連するタスクから完全に開放される。このように、例えば、安全フィールドバスシステムの閉じられた部分は、シグナルコンバーターによってそれにワイヤレス伝送路を容易に加えられる。
【００１９】
もう一つの実施様態においては、シグナルコンバーターはオープン通信チャンネルを通じて伝送されるバスメッセージを選択するフィルターステップからなっている。
この実施様態においては、このチャンネルの「他の端」でバス加入者に向けたオープン伝達チャンネルを通してただそれらのバスメッセージを伝達することができる。しかし、オープン伝達の他の端に見つからない宛先のバスメッセージは伝達されない。この方法は、オープン伝達チャンネルが、不要なバスメッセージの負担から開放され、このように伝達速度を高めることができるという利点がある。
【００２０】
もう一つの実施様態においては、システム識別子が持久記憶的方法で保存されている交換可能な記憶媒体を有している。
交換可能な記憶媒体は好ましくは、スマートカードである。この方法は、各システム識別子をシグナルコンバーターに非常に容易に、しかも、フェールセーフな方法で割り当てることができるという利点がある。欠陥シグナルコンバーターは同様に容易に、しかも、ローコストで交換することができる。このシステム識別子に加えて、それに関連付けた検査合計も交換可能な記憶媒体に好ましくは保存され、このように特に、フェールセーフにシステム識別子で関連させることが可能である。
【００２１】
本発明のもう一つの実施様態においては、各バス加入者が持久記憶的方法でシステム識別子が記憶されている交換可能な記憶媒体を有している。
この方法では、本発明によるフィールドバスシステムでバス加入者の統合が簡単にしかも経費効果的に行うことが可能であり、これは、正確に言えば、特にバス加入者自身がデータ通信に加わるためにシステム識別子を必要とするときである。
【００２２】
さらに、またもう一つの実施様態においては、各加入者のアドレスも交換可能な記憶媒体に持久記憶的に保存されている。
各加入者のアドレスのバス加入者への割り当ては、ここで関連するフィールドバスシステムの場合、安全臨界方法である。なぜならば、各システムが、スタートしたい時はいつでもまたただ可能性がある場合およびすべての状況で主要素として混乱を避けなければらないからである。これは、非常に容易にそしてそれにもかかわらず提案されている方法で確実に行うことができる。
【００２３】
上記の特長および以下に説明するものは、個々説明した組み合わせのみならず、他の組み合わせあるいは本発明の範囲を逸脱しないで単独に使用出来ることが明白である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を以下にもっと詳しく図を用いて説明する。
図１では、本発明に係る２つのフィールドバスシステムの全体を参照番号１０および１２を付けて示している。
２つのフィールドバスシステム１０、１２は各々、伝送媒体すなわち、本質的に安全でないオープン通信チャンネルとしてラジオチャンネル１４あるいは１６を含んでいる。もう一つの実施形態では、二つのフィールドバスシステム１０、１２を、既存イーサネット接続、さもなければなにか他のオープンネットワーク接続に合わせて交互に提供できる。
【００２５】
例として、三つのバス加入者を、各フィールドバスシステム１０、１２では参照番号１８、２０、２２、及び２４、２６、２８でそれぞれ示している。各バス加入者１８から２８は、各ラジオチャンネル１４および１６に対するインターフェースを形成するアンテナ３２を付けたバス接続モジュール３０を有している。さらに、各バス接続モジュール３０は通信ユニット３４を有しており、その中で通信プロトコールが実行される。最後に、各バス接続モジュール３０は、スマートカード３６を読むためのカードリーダを含む。
【００２６】
各データ値および関連させた検査合計（ｃｈｅｃｋｓｕｍ）は、スマートカード３６の各々に保存される。これらは、両方とも各システム識別子の構成要素であり、バスシステム１０および１２と、さらに、正確には各関連付けられたバス加入者１８から２２および２４から２８と関連付けられている。
バスシステム１０の場合、データ値は参照番号３８で図式的に示し、そして検査合計は、参照番号４０で示した（すべてのバス加入者を代表してバス加入者２２で説明した）。バスシステム１０のすべてのバス加入者１８から２２は、同じ関連づけたデータ値３８および同じ関連付けた検査合計４０を有している。これは、スマートカード３６がすべてのバス加入者について同じであることを意味している。例として、データ値３８が、すべてのバス加入者１８から２２に対し”０８１５”とするものであると仮定する。
【００２７】
バスシステム１２の場合、データ値は図式的に参照番号４２で示し、検査合計は、参照番号４４で示した（すべてのバス加入者の代表バス加入者を２６で示した）。すべてのバス加入者２４から２８までは、同じ関連付けたデータ値４２および同じ関連付けた検査合計４４を有する。例として、データ値４２は、この場合、すべてのバス加入者について”４７１１”である。
この場合、バス加入者１８から２８までがすべて安全バス加入者であり、そしてそれらは、安全性臨界プロセス制御、例えば、複雑な機械システムの非常停止スイッチの監視に使用される。この場合、フィールドバスシステム１０は、１番目の機械システム（図示せず）に関連付け、他方フィールドバスシステム１２は、最初のとは独立した二番目の機械システム（同じく図示せず）と関連付けている。機械システムは、例えば、合同の製造建物で互いに並べられた生産ラインである。
【００２８】
各フィールドバスシステム１０、１２のバス加入者１８から２２および２４から２８までは、ラジオチャンネル１４、１６を通して互いに通信する。図１に示した状態では、バス加入者１８は、バスメッセージ４６を伝送し、バス加入者２０および２２によって受信し、評価することができる。図示した実施例では、バスメッセージ４６は、データ値３８（”０８１５”）、検査合計４０が、そのデータフレームの端に加えられる。さらに、ここに示した実施例のバス接続モジュール３０は、規定された周波数信号４８を作り、バスメッセージ４６と同時にラジオチャンネル１４を通じて伝送される。データ値３８および検査合計４０とともに、周波数信号４８がフィールドバスシステム１０の各システム識別子を形成し、このメッセージがフィールドバスシステム１０で関連付けられているかどうか決定するために、各受信バスメッセージ４６に対して本質的に冗長なチェックを行うことが可能となる。
【００２９】
同様の方法で、フィールドバスシステム１２のバス加入者２６は、データ値４２（”４７１１”）およびその検査合計４４が付けられた図１に示した状態で二番目のバスメッセージ５０を伝送する。さらに、バス加入者２６のバス接続モジュール３０は、フィールドバスシステム１０から第一番目の周波数信号４８と同じでない二番目の周波数信号５２をつくる。データ値４２および検査合計４４とともに、周波数信号５２は、フィールドバスシステム１２で関連付けた各システム識別子を形成する。
【００３０】
ラジオチャンネルの場合、不可避なように、バス加入者１８から伝送されたラジオ信号もまた、矢印５４で図式的に示されたように、物理的に接近したところにあるバス加入者２４にも到着する。しかし、バス加入者２４のバス接続モジュール３０は、違ったシステム識別子、特に違ったデータ値”０８１５”および”４７１１”および周波数信号４８と５２を用い、そして受信したバスメッセージが、違ったフィールドバスシステム、すなわち、フィールドバスシステム１０で関連付けられていることを確認する。矢印５４による受信されたバスメッセージは、このように、バス加入者２４で無視される。このように、相互の干渉は、タイプが同じであるフィールドバスシステム１０および１２間で防止される。その中では、バスメッセージ４６、５０は、同じ通信プロトコールに基づき本質的に交換されることが可能である。
【００３１】
もし、例えば、バスメッセージ４６が関連付けた機械システムのスイッチオンのコマンドであれば、このスイッチオンコマンドは、フィールドバスシステム１２に関連付けた機械システムによって無視される。このように、フィールドバスシステム１０および１２は、安全性臨界プロセスに必要な安全性を有している。
この実施例の一つの好ましい変形では、二つのフィールドバスシステム１０および１２が、ラジオ伝送に違ったキャリア周波数を使用して作動する。キャリア周波数は、この場合、同時に異なる周波数信号４８、５２の機能を含んでいる。しかし、この代替として、異なる周波数信号４８、５２は、異なったキャリア周波数に変調された専用信号であってもよい。操作が正しいと想定すると、フィールドバスシステム１２は、いずれの場合も、フィールドバスシステム１０から決してバスメッセージ４６を受信することができない。逆も同じである。しかし、それにもかかわらず、万一一つのバスメッセージが、故障あるいはエラー、例えば、整備を行った後正しくない周波数シフトあるいはキャリア周波数の不注意による正しくない調整により「道に迷った」場合、この不正確に受信したバスメッセージは、上記の方法の結果として無視される。さらに、この好ましい実施例では、正しくないバスメッセージを受信した全フィールドバスシステムは、安全な故障状態、例えば、スイッチオフ状態に移される。その結果、発生した故障が信号化され、安全臨界状態が避けられる。
【００３２】
図２では、本発明に係るフィールドバスシステム全体を参照番号６０で示してある。
フィールドバスシステム６０には、伝送媒体としてラジオチャンネル６２が、含まれる。代わりに、ラジオチャンネル６２がもう一度、その他の目的にも使用できるイーサネット接続のようなオープンケーブル接続にすることができる。
さらに、フィールドバスシステム６０には、二つの閉じた（専用の）ケーブル接続６４、６６があり、その各々に多数のバス加入者６８、７０、７２、７４、７６が接続されている。例として、バス加入者６８および７０は各々光バリアーであり、適切なバス接続モジュール（図示せず）を有している。バス加入者７２は、安全Ｉ／Ｏ装置であり、バス加入者７４は安全制御ユニットであり、またバス加入者７６も、Ｉ／Ｏ装置である。安全制御ユニット７４およびＩ／Ｏ装置は、ここでは図示しないが両方ともバス接続モジュールを備えている。Ｉ／Ｏ装置７２は、入力および出力を通して最初の安全性臨界プロセス７８に接続され、Ｉ／Ｏ装置７６は二番目の安全性臨界プロセス８０に接続されている。例として、これは、複雑な機械システムの副区域をスイッチオフするプロセスに関係しており、そこでは、スイッチオフの信号が、Ｉ／Ｏ装置７２、７６の入力を通して安全制御ユニット７４に送られる。
【００３３】
バス加入者６８から７２までは、ケーブル接続６４を通して接続され、一番目のケーブルをべースとするサブシステム８２を形成している。バス加入者７４、７６は、ケーブル接続６６を通じて接続されて、第二のケーブルをべースとするサブシステム８４を形成している。サブシステム８２、８４は、先に引用したドイツの雑誌から知られるタイプの独立したケーブルをべースとするフィールドバスシステムである。
【００３４】
参照番号８６および８８は、各々シグナルコンバーターを示し、ケーブル接続６４、６６をラジオチャンネル６２に接続している。二つのサブシステム８２、８４は、このようにお互いに接続されている。
２つのシグナルコンバーター８６の各々は、ラジオチャンネル６２を通じてバスメッセージ９２を伝送しそして受信することができるラジオモジュール９０を有している。ラジオモジュール９０は、既知の標準モジュールであり、それ自体でも、ヨーロッパ規格ＥＮ ９５４−１から要求されるフェ‐ルセーフ性を有しない。
【００３５】
さらに、シグナルコンバーター８６、８８は一番目の安全性ステップ９４、二番目の安全性ステップ９６、フィルターステップ９８およびスマートカード１００を備えている。
第一安全性ステップ９４では、ラジオチャンネル６２を通して伝送されるバスメッセージ９２に、各システム識別子１０２および関連付けた検査合計１０４が、備えられている。この場合、第一安全性ステップ９４がスマートカード１００からシステム識別子１０２を受信する。つぎに、確認されたバスメッセージは、ラジオモジュール９０に伝送され、そこからラジオチャンネル６２を通してそれが伝送される。第二の安全性ステップ９６は、確認されたバスメッセージ９２を受信すると、添付のシステム識別子１０２および検査合計１０４をチェックして、バスメッセージ９２が実際にフィールドバス６０に関連付けられているかを判定する。そうであれば、バスメッセージ９２は、もうさらに、処理されない。そうでなければ、バスメッセージ９２は、拒否される。これによって、外部バスメッセージが、バス加入者６８から７６の一つにパスされるのを防止する。
【００３６】
フィルターステップ９８は、バスメッセージ９２がラジオチャンネル６２の各端の受信者宛てになっているかどうかに基づきバスメッセージ９２を選択する。そうでなければ、フィルターステップ９８はバスメッセージ９２を第一安全性ステップ９４あるいはラジオモジュール９０にパスしない。これは、ラジオチャンネル６２に不要なメッセージ取引荷重がないことを意味する。
もう一つの実施例においては、バスメッセージ９２は、それに加えたただ各システム識別子１０２あるいはそれに代えてただ検査合計１０４のみを有している。これでさえ、受信端でバスメッセージの一義的な確認ができる。さらに、他の実施例においては、システム識別子として第一の実施例に匹敵する周波数信号のみ使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、タイプが同じ２つの本発明のフィールドバスシステムであって、そしてオープンラジオチャンネルを持つものであり、互いに物理的に隣り合わせにして並べられている実施例を示している。
【図２】
図２は、本発明に係るフィールドバスシステムの第二の実施例を示している。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年12月12日(2002.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オープン通信チャンネル（１４； １６； ６２）の伝送媒体（１４； １６； ６２， ６４， ６６）を有し、また伝送媒体（１４； １６； ６２， ６４， ６６）に接続された複数のバス加入者（１８， ２０， ２２； ２４， ２６， ２８； ６８ − ７６）を有し、バス加入者（１８， ２０， ２２； ２４， ２６， ２８； ６８ − ７６）は、互いに通信するために伝送媒体（１４； １６； ６２， ６４， ６６）を通じてバスメッセージ（４６； ５０； ９２）を伝送することができ、そしてさらに、バスメッセージ（４６； ５０； ９２）の伝送および受信のためのルールを予め定めた規定された通信プロトコール（３４）を有し、通信プロトコール（３４） は、個々に設定でき、同じタイプでも他のフィールドバスシステム（１２； １０）から一義的に全体としてフィールドバスシステム（１０； １２）を確認するシステム識別子（３８， ４０， ４８； ４２， ４４， ５２； １０２）を含むものであって、システム識別子（３８， ４０， ４８； ４２， ４４， ５２； １０２） がすべてのバス加入者（１８， ２０， ２２； ２４， ２６， ２８； ６８ − ７６） について好ましくは同じで、システム識別子は、安全性臨界プロセス（７８， ８０） を制御するためオープン通信チャンネル（１４； １６； ６２）を通して伝送される各バスメッセージ（４６； ５０； ９２）の各々に少なくとも接続されていることを特徴とするフィールドバスシステム。
【請求項２】
非常停止スイッチ、二手コントローラー、ガードドアーおよび／あるいは光バリアーを監視するための請求項１に記載のフィールドバスシステム。
【請求項３】
各システム識別子（３８， ４０， ４８； ４２， ４４， ５２； １０２）が、本質的に冗長であることを特徴とする請求項１に記載のフィールドバスシステム。
【請求項４】
各システム識別子が、オープン通信チャンネル（１４； １６）を通してバスメッセージ（４６； ５０）で伝送される規定された周波数信号（４８； ５２）を含むことを特徴とする請求項１、２または３に記載のフィールドバスシステム。
【請求項５】
各システム識別子が、バスメッセージ（４６； ５０）の成分として伝送されるデータ値（３８； ４２）を含むことを特徴とする請求項１ないし４に記載のフィールドバスシステム。
【請求項６】
データ値（３８； ４２）が、データエラーに対して自主的に保護されていることを特徴とする請求項５に記載のフィールドバスシステム。
【請求項７】
伝送媒体が、さらに、シグナルコンバーター（８６， ８８）を通じてオープン通信チャンネル（６２）に接続された閉じられた通信チャンネル（６４， ６６）からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【請求項８】
シグナルコンバーター（８６， ８８）が、システム識別子（１０２）にオープン通信チャンネル（６２）を通して伝送されるバスメッセージ（９２）を接続する第一安全性ステップ（９４）からな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】
シグナルコンバーター（８６， ８８）が、オープン通信チャンネル（６２）を通して受信されたバスメッセージ（９２）のシステム識別子（１０２）をチェックする第二の安全性ステップ（９６）からな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】
シグナルコンバーター（８６， ８８） が、オープン通信チャンネル（６２）を通して伝送されるバスメッセージ（９２）を選択するフィルタースステップ（９８）からなることを特徴とする請求項７ないし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】
シグナルコンバーター（８６， ８８） が、システム識別子（１０２） が持久記憶的法で保存される交換可能な記憶媒体（１００）からなることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【請求項１２】
各バス加入者が、システム識別子（３８， ４０， ４８； ４２， ４４， ５２）が持久記憶的法で保存される交換可能な記憶媒体（３６）を有することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【請求項１３】
各加入者のアドレスもまた変更可能な記憶媒体（３６）に持久記憶的法で保存されていることを特徴とする請求項１２に記載のフィールドバスシステム。
【請求項１４】
オープン通信チャンネルがラジオチャンネルであることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【請求項１５】
オープン通信チャンネルが、イーサネット（登録商標）接続であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載のフィールドバスシステム。
【請求項１６】
伝送媒体（１４； １６； ６２）に接続するためのインタフェース（３２）を有し、さらに通信プロトコールが実行される通信ユニット（３４）を有してフィールドバスシステムに使用されるバス接続モジュールであって、インタフェース（３２）が、オープン通信インターフェースでありそして実行される通信プロトコールが、個々に設定でき、同じタイプでも他のフィールドバスシステム（１２； １０） から一義的に全体としてフィールドバスシステム（１０； １２）を確認し、そして伝送されるバスメッセージ（４６； ５０， ９２）に接続されたシステム識別子（３８， ４０， ４８； ４２， ４４， ５２； １０２）を含むことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載のフィールドバスシステムに使用するバス接続モジュール。
【請求項１７】
少なくとも各システム識別子（３８， ４０， ４８； ４２，４４， ５２； １０２） が、持久記憶的法で保存される交換可能な記憶媒体（３６； １００）のインタフェースからなることを特徴とする請求項１６に記載のバス接続モジュール。
【国際調査報告】
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