(57)【要約】【課題】フィールドバスネットワークが、主加入者機器の欠落時にも動作し続けられるようにすること。【解決手段】２つの主加入者機器と、少なくとも１つの副加入者機器とを有するフィールドバスネットワークであって、  前記２つの主加入者機器と前記副加入者機器とは、第１リング及び第２リングを含むダブルリングにおいて互いに接続されており、  前記２つの主加入者機器の各々は、複数のデータパケットを形成し、形成した各データパケットを、前記各リング上にて規則的な時間間隔で送信するよう構成されており、  前記副加入者機器は、各データパケットを入力部で受信し、出力部で転送するよう構成されており、  前記２つの主加入者機器の各々は、それぞれ他方の主加入者機器に由来するデータパケットを入力側で受信し、出力側で転送するよう構成されている、ことを特徴とするフィールドバスネットワーク。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの主加入者機器（２０１，２０２）と、少なくとも１つの副加入者機器（４０１，４０２）とを有するフィールドバスネットワーク（１００）であって、
前記２つの主加入者機器（２０１，２０２）と前記少なくとも１つの副加入者機器（４０１，４０２）とは、第１リング（１０１）及び第２リング（１０２）を含むダブルリングにおいて互いに接続されている、
フィールドバスネットワーク（１００）において、
前記２つの主加入者機器（２０１，２０２）の各々は、複数のデータパケット（５０１，５０２）を形成し、形成した各データパケット（５０１，５０２）を、前記各リング（１０１，１０２）上にて規則的な時間間隔で送信するよう構成されており、
前記少なくとも１つの副加入者機器（４０１，４０２）は、各データパケット（５０１，５０２）を入力部で受信し、出力部で転送するよう構成されており、
前記２つの主加入者機器（２０１，２０２）の各々は、それぞれ他方の主加入者機器に由来するデータパケット（５０１，５０２）を入力側で受信し、出力側で転送するよう構成されている、
ことを特徴とするフィールドバスネットワーク（１００）。
【請求項２】
前記２つの主加入者機器（２０１，２０２）の各々は、主加入者機器特有のデータを使用してデータパケット（５０１，５０２）を形成するよう構成されており、
前記第１主加入者機器の前記主加入者機器特有のデータと、前記第２主加入者機器の前記主加入者機器特有のデータは異なっている、
ことを特徴とする請求項１記載のフィールドバスネットワーク（１００）。
【請求項３】
前記２つの主加入者機器（２０１，２０２）の各々は、副加入者機器特有のデータを使用してデータパケット（５０１，５０２）を形成するよう構成されており、
前記第１主加入者機器の前記副加入者機器特有のデータと、前記第２主加入者機器の前記副加入者機器特有のデータは、１つの同一の伝送時点において同じである、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のフィールドバスネットワーク（１００）。
【請求項４】
前記２つの主加入者機器（２０１，２０２）の各々は、それぞれ他方の主加入者機器に由来するデータパケット（５０１，５０２）を入力部にて規則的な時間間隔で受信しない場合に、前記それぞれ他方の主加入者機器との接続のエラーを認識するよう構成されている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のフィールドバスネットワーク（１００）。
【請求項５】
前記２つの主加入者機器（２０１，２０２）の各々は、各リング（１０１，１０２）上で各データパケット（５０１，５０２）を同時に送信するよう構成されている、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のフィールドバスネットワーク（１００）。
【請求項６】
前記主加入者機器（２０１，２０２）から同時に送信される前記複数のデータパケット（５０１，５０２）は、同じである、
ことを特徴とする請求項５記載のフィールドバスネットワーク（１００）。
【請求項７】
前記第１主加入者機器（２０１）は、前記第２主加入者機器（２０２）と同じ時点に各自のデータパケットを送信するよう構成されている、
ことを特徴とする請求項５又は６記載のフィールドバスネットワーク（１００）。
【請求項８】
前記フィールドバスネットワーク（１００）は、前記２つの主加入者機器（２０１，２０２）間で、時間同期を実行するよう構成されている、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載のフィールドバスネットワーク（１００）。
【請求項９】
前記第１リング（１０１）と前記第２リング（１０２）は、イーサネット接続として構成されている、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載のフィールドバスネットワーク（１０１）。
【請求項１０】
前記フィールドバスネットワーク（１００）は、ＳｅｒｃｏｓＩＩＩネットワークとして構成されている、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載のフィールドバスネットワーク（１００）。
【請求項１１】
少なくとも１つのセンサ及び／又はアクチュエータと、請求項１から１０のいずれか一項記載のフィールドバスネットワーク（１００）とを有する工業機器において、
前記少なくとも１つのセンサ及び／又はアクチュエータは、前記フィールドバスネットワーク（１００）の副加入者機器（４０１，４０２）である、
ことを特徴とする工業機器。
【請求項１２】
前記工業機器は、印刷機、工業用ロボット、工作機械、又は、ＣＮＣ工作機械として構成されている、
ことを特徴とする請求項１１記載の工業機器。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのセンサ及び／又はアクチュエータは、電気モータを有する、
ことを特徴とする請求項１１又は１２記載の工業機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの主加入者機器と、少なくとも１つの副加入者機器とを有するフィールドバスネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、例えばＳＥＲＣＯＳＩＩＩのような、リング型のトポロジを有する実時間可能かつ冗長的なフィールドバスネットワークの分野に基づいている。フィールドバスネットワークは、工業機器のネットワーク化のために使用される工業用ネットワークであり、イーサネットをベースにしていることが多い。実時間可能とは、伝送されたデータが予め規定された時点に所期の加入者機器に到達すること、又は、到達したことを意味する。特に強調しておきたいのは、従来のイーサネット・ネットワークは、たとえこれがオーディオ又はビデオ伝送のために使用される場合であっても、実時間可能ではないということである。というのは、ここではデータ伝送の遅延を補償するためにバッファが使用されるか、又は、遅延又は欠落したパケットは単純に拒絶されてしまうからである。これに対して実時間可能なネットワークの場合には、各パケットが時間通りに自身の目的地に到達するよう保証することができ、従って、特に工業機器においては、種々のアグリゲートの動作を同期させて進行させることも可能である。通信は、特に固定的な周期で進行し、各周期において、主加入者機器からパケットが同報送信される。
【０００３】
ＤＥ１０２００４０４１０９３Ａ１には、このようなリング型のネットワークが記載されており、このネットワークは、例えば無軸の（つまりアグリゲートが機械的に"軸"に結合されていない）製造機のような工業機器のための制御及び駆動システムとすることができる。このようなシステムは、通信をコントロールする主加入者機器（例えばＰＬＣの、いわゆる"マスタ"）と、命令を受信する、及び／又は、データ（特に測定及び診断データ）を主加入者機器に返送する副加入者機器（いわゆる"スレーブ"、例えばアクチュエータ及びセンサ）との間における通信のために、いわゆる互いに逆方向のダブルリングを使用する。
【０００４】
ＥＰ１６５９４６７Ａ１に記載されているように、冗長性の理由から、エラー時（例えば断線時）にダブルリングを２つの個別リングに分け、主加入者機器がこれらの個別リングの間に位置するようにすることができる。このようにして、主加入者機器と全ての副加入者機器との間の通信を継続させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＤＥ１０２００４０４１０９３Ａ１
【特許文献２】ＥＰ１６５９４６７Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなフィールドバスネットワークが、主加入者機器の欠落時にも動作し続けられるようにすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、請求項１に記載の特徴を有する、２つの主加入者機器と少なくとも１つの副加入者機器とを有するフィールドバスネットワークが提案される。有利な実施形態は、従属請求項並びに以下の説明に記載されている。
【０００８】
本発明は、本来であればリング内にただ１つの主加入者機器しか設けられていないフィールドバスにおいて、簡単な手段を用いて、主加入者機器の冗長性を提供する。実質的な手段は、フィールドバスネットワークにおいて、主加入者機器を１つではなく２つ設けて、これら２つの主加入者機器を、エラーのない動作時に互いに邪魔しないように、かつ、同時に互いを監視し合うように構成することである。このためには、主加入者機器だけを再構成すればよく、配線及び副加入者機器は、変更せずに維持することができる。本発明により、このようなフィールドバスネットワークは、一方の主加入者機器の欠落時、又は、２重のネットワーク中断時にも、（残った各ネットワークセグメント内に主加入者機器が１つある限り）動作を継続することができるようになる。
【０００９】
本発明のフィールドバスネットワークでは、第１主加入者機器は、２つのリングセグメントを介して第２主加入者機器に接続されており、２つのリングセグメントは、有利には各々少なくとも１つの副加入者機器を含んでいる。リングセグメントは、ダブルリングの分枝を含む。２つの主加入者機器は、副加入者機器と同一の通信を実行するよう構成されており、例えば、２つの主加入者機器上において、工業機器のための同一の駆動プログラムが進行し、この工業機器のアクチュエータ（スイッチ、リレー、電気モータ等）及びセンサ（位置センサ、温度センサ、電圧センサ、電流センサ、圧力センサ等）が、副加入者機器である。
【００１０】
各々の主加入者機器は、データパケットを形成し、各リング上にて周期的に（つまり規則的な時間間隔で）データパケットを送信するよう構成されている。各主加入者機器から周期毎に送信される２つのデータパケット（つまり、各リング上に１つのデータパケット）は、有利には同一であり、有利には同時に送信される。各データパケットは、主加入者機器特有のデータ（例えば"ＭＡＣアドレス"のような"送信者アドレス"）と、副加入者機器特有のデータ（例えば目標値又は他のプロセスデータ）とを含む。各データパケットは、チェックサムを含むこともできる。このようにして、従来技術から公知のダブルリングのための冗長性は有利には維持される。
【００１１】
異なる主加入者機器のデータパケット同士は、同一の伝送周期内では、有利には主加入者特有のデータの点で異なっており、この際、副加入者特有のデータは同一である。チェックサムが設けられている場合には、このチェックサムには異なる主加入者特有のデータが入力され、チェックサムももちろん異なっている。これによって、主加入者機器の欠落を簡単な方法で克服することができる。
【００１２】
フィールドバスネットワークは、データパケットが加入者機器から加入者機器へと進行するように、かつ、エラーがない場合には最終的に送信元の主加入者機器に再び到着するように、構成されている。このようにして、場合によっては目標値又は他のプロセスデータが副加入者機器に伝送され、及び／又は、場合によっては副加入者機器からのデータがデータパケットに書き込まれる。この伝送方式は、特にＳＥＲＣＯＳＩＩＩネットワークでは通常であり、より詳細な説明に関してはこれを参照されたい。
【００１３】
結果的に、エラーがない場合には、第１主加入者機器から送信された各データパケットは、第２主加入者機器を通過し、第２主加入者機器から送信された各パケットは、第１主加入者機器を通過する。これによって簡単に、相互監視を実現することができる。一方の主加入者機器が、伝送周期内において、他方の主加入者機器のデータパケットが１つしか届かない、又は、全く届かないことを確認した場合には、１つのリング、又は、両方のリング、又は、他方の主加入者が損傷していると認識することができる。
【００１４】
主加入者機器のうちの１つがもはや存在しない場合には、他方の主加入者機器が、時間遅延なしに自動的に他方の主加入者機器のタスクを請け継ぐ。というのも、このために必要となる副加入者機器特有のデータは手元にあるからである。例えば、主加入者機器の全てのデータパケットが欠落している場合にも、他方の主加入者機器のデータパケットは、依然として副加入者機器に到着する。一方の主加入者機器が、他方の主加入者機器がもはや存在しない、又は、もはや正しく機能しないということを認識すると、認識した当該主加入者機器によって、他方の主加入者機器をスイッチオフするといったような続行手段が講じられる。
【００１５】
各副加入者機器は、有利には、伝送周期内に自身に到着した最初の受信したデータパケットのプロセスデータのみを考慮するよう構成することができる。
【００１６】
有利には、第１主加入者機器及び第２主加入者機器は、時間同期されたそれぞれ１つのクロック手段を有する。時間同期のための手段は、ＥＰ１６５７６１９Ａ２に記載されている。これによって２つの主加入者機器は、伝送周期を互いに調整し合うことができ、従って、２つの主加入者機器は、実質的に同時にデータパケットを送信する。本発明のさらなる利点及び実施形態は、以下の説明及び添付図面から明らかとなる。
【００１７】
上記の特徴及び後でさらに説明する特徴は、それぞれ示した組み合わせだけでなく、別の組み合わせ又は単独でも、本発明の枠を逸脱することなしに使用できることは明らかである。
【００１８】
本発明を、実施例に基づいて図面に概略的に示し、以下、図面に記載の参照符号を用いて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明のフィールドバスネットワークの有利な実施形態を示す図である。
【実施例】
【００２０】
図１には、本発明のフィールドバスネットワークの有利な実施形態がブロック図で概略的に図示されており、全体として参照符号１００が付されている。フィールドバスネットワーク１００は、例えばＳＥＲＣＯＳＩＩＩのような、リング型のトポロジを有する実時間可能かつ冗長的なフィールドバスネットワークである。このフィールドバスネットワークは、いわゆる互いに逆方向のダブルリング型構造を有する。互いに逆方向というのはつまり、第１リング１０１上ではデータパケットが時計回りに巡回し、第２リング１０２上では反時計回りに巡回することを意味する。
【００２１】
フィールドバスネットワーク１００は、"マスタ１"が付された第１主加入者機器２０１と、"マスタ２"が付された第２主加入者機器２０２とを有する。フィールドバスネットワーク１００はさらに、第１リングセグメント３０１と、第２リングセグメント３０２とを有し、これらのリングセグメントを介して２つのマスタ２０１，２０２が接続されている。
【００２２】
第１リングセグメント３０１は、図右側のリング分枝１０１，１０２と、"ｍ個のスレーブ"が付されたｍ個の副加入者機器４０１とを有する。第２リングセグメント３０２は、図左側のリング分枝１０１，１０２と、"ｎ個のスレーブ"が付されたｎ個の副加入者機器４０２とを有する。
【００２３】
第１主加入者機器２０１は、データパケット５０１を、第１リング１０１上で、並びに、第２リング１０２上で、周期的に（つまり規則的な時間間隔で）送信するよう構成されている。これらのデータパケット５０１は、各々の伝送周期内においては同一であるが、異なる伝送周期では同一ではない。各データパケット５０１は、"マスタ１"が付された主加入者機器特有のデータと、"データ"が付された副加入者機器特有のデータと、"ＣＲＣ"が付されたチェックサムとを有する。
【００２４】
相応にして、第２主加入者機器２０２は、データパケット５０２を、第１リング１０１上で、並びに、第２リング１０２上で、第１主加入者機器２０１と同時に周期的に送信するよう構成されている。これらのデータパケット５０２は、各々の伝送周期内においては同一であるが、異なる伝送周期では同一ではない。各データパケット５０２は、"マスタ２"が付された主加入者機器特有のデータと、"データ"が付された副加入者機器特有のデータと、"ＣＲＣ"が付されたチェックサムとを有する。
【００２５】
データパケット５０１の主加入者機器特有のデータと、データパケット５０２の主加入者機器特有のデータとは、同一の１つの伝送周期内で互いに異なっており、データパケット５０１の副加入者機器特有のデータと、データパケット５０２の副加入者機器特有のデータは、同じ１つの伝送周期内では同一である。
【００２６】
副加入者機器４０１，４０２は、例えばＳｅｒｃｏｓＩＩＩネットワークに関する従来技術において公知のように、受信したデータパケット５０１，５０２を処理及び転送するよう構成されている。１つの伝送周期におけるデータパケット５０１内の副加入者機器特有のデータと，データパケット５０２内の副加入者機器特有のデータとは同一であるので、副加入者機器は、公知のように動作することができる。
【００２７】
主加入者機器の欠落は、この欠落した主加入者機器のデータパケットが、残っている方の主加入者機器に到達しなくなることにより、他方の主加入者機器によって認識される。この場合にも、フィールドバスネットワーク１００の動作はエラーなく継続することができる。なぜなら、フィールドバスネットワーク１００の動作に関連している副加入者機器特有のデータは、残っている方の主加入者機器によっても伝送されるからである。
【００２８】
第１リング１０１と第２リング１０２は、例えば、双方向通信を可能にする有線又は無線のデータ伝送によって実現することができる。各加入者機器（主加入者機器及び副加入者機器）は、データ伝送用のインターフェース、例えばイーサネットケーブル接続用のコネクタ及び／又はアンテナを有する。リング型の冗長的なシステムであるので、各加入者機器は、論理的に４つの端子（それぞれ２つの入力部（図の矢印の先端）と２つの出力部（図の矢印の末端））を有する。
【図１】
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