專利名稱：雙工通信控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于由一個雙工通信網(wǎng)絡(luò)連接的多通信站組成的通信系統(tǒng)的雙工通信控制設(shè)備。更具體而言，本發(fā)明涉及一種可用于對于一個通信系統(tǒng)中諸如溫度和壓力這類過程變量的控制要求具有高可靠性的分布式控制系統(tǒng)的雙工通信控制設(shè)備，在該通信系統(tǒng)中，由一個雙工通信網(wǎng)絡(luò)連接的各個通信站彼此是通過權(quán)標(biāo)傳送(即權(quán)標(biāo)從通信站傳送到通信站)來進(jìn)行通信的。
由共享一個通信網(wǎng)絡(luò)的多通信站組成的一個通信系統(tǒng)要求對通信的控制達(dá)到使得通信站之間的通信井然有序地進(jìn)行。
權(quán)標(biāo)傳送通信控制是迄今所知的這類通信控制方法之一。例如，應(yīng)用權(quán)標(biāo)傳送的通信系統(tǒng)的例子在授權(quán)給Imaizumi等人的美國專利No.4，058，681以及Kryskow，Jr等人的美國專利No.4，491，946中透露。在這些所透露的權(quán)標(biāo)傳送通信控制方法中，利用通信網(wǎng)絡(luò)，單一權(quán)標(biāo)可使得每一個站自身充當(dāng)主站并與其它站通信。借且于預(yù)定了順序的諸權(quán)標(biāo)幀，權(quán)標(biāo)被相繼地從一個站傳送到一個站。當(dāng)一個通信站收這個權(quán)標(biāo)時(shí)，它就控制整個通信系統(tǒng)，并且若存在進(jìn)行通信的請求，則就與其它站通信。如果不存在任何通信請求，則權(quán)標(biāo)被傳送到下一個通信站。權(quán)標(biāo)幀的循環(huán)傳送的管理是按照每一站所固有的站地址進(jìn)行的。當(dāng)權(quán)標(biāo)幀傳送到下一站時(shí)，這些權(quán)標(biāo)幀通常傳送到具有比當(dāng)前站的站地址大1的站地址的通信站。
這個權(quán)標(biāo)傳送通信控制方法有效地使用了通信網(wǎng)絡(luò)。而且通信控制不是集中式的。并且該控制不受通信網(wǎng)絡(luò)長度的影響。這樣，權(quán)標(biāo)傳送具有各種特點(diǎn)。因而在過程控制系統(tǒng)中廣泛得到采納。
在要求具有高可靠性的過程控制系統(tǒng)中，指定對過程進(jìn)行控制的現(xiàn)場控制站以及該現(xiàn)場控制站連接于其上的通信網(wǎng)絡(luò)是雙工式的。當(dāng)一個(系統(tǒng))出故障時(shí)則另一(系統(tǒng))遞補(bǔ)之。


圖1是通信系統(tǒng)的一個例子的概念簡圖，該系統(tǒng)由多個通信站ST1，ST2等組成，這些通信站與由線路BS1，BS2組成的一個雙工通信網(wǎng)絡(luò)相連接。在這一通信系統(tǒng)中，如果在一個通信線路BS1中的點(diǎn)A處出了故障，并且如果權(quán)標(biāo)到達(dá)了通信站ST1處，假如這個站起初例如是利用第一條通信線路BS1開始向通信站ST2發(fā)送權(quán)標(biāo)幀的，則由于線路BS1的故障而傳輸不成功。因而這時(shí)ST1站使用第二條通信線路BS2執(zhí)行權(quán)標(biāo)幀的傳輸。這一傳輸將會成功。在這種情況下，通信站ST1通知每一個與該通信網(wǎng)絡(luò)相連接的通信站，告之當(dāng)權(quán)標(biāo)傳送到ST1站的第一通信線路BS1處于故障態(tài)。每一通信站在收到信息時(shí)都識別出第一條線路BS1的這一故障并停止利用第一條線路BS1的通信功能。于是利用第二條線路BS2，通信繼續(xù)進(jìn)行。
然而，以這種方式控制通信的這一通信系統(tǒng)有以下問題。
(a)由于是在第一條線路BS1的故障檢測出之后權(quán)標(biāo)再次到達(dá)ST1站時(shí)，通信站ST1才通知其他通信站第一條線路BS1存在故障，故在權(quán)標(biāo)再傳送到ST1站之前，其他站是識別不出第一條線路BS1中的故障的。
(b)如果任一通信站沒能收到指示第一條通信線路處于故障態(tài)這一信息，那么這個站就永遠(yuǎn)識別不出BS1線路中這一故障。
(c)如果任一通信站沒有識別出一個通信線路中存在故障，則每逢權(quán)標(biāo)傳送到這個站，這個站都要重復(fù)檢測一條通信線路中的故障的信操作。這就使得該通信系統(tǒng)性能變壞，而且將反復(fù)地發(fā)出一條線路存在故障的警告信息。
(d)當(dāng)一條通信線路處于故障狀態(tài)時(shí)，如果一個新的通信站接入該通信網(wǎng)絡(luò)，則這個站是不能識別通信網(wǎng)絡(luò)中的故障的。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種可靠的雙工通信控制設(shè)備，該設(shè)備在兩條線路之一處于故障態(tài)時(shí)可使得與網(wǎng)絡(luò)相連接的每一通信站能夠可靠而迅速地識別故障信息，這就將對正常通信操作的影響減小到最小。
本發(fā)明的另一目的是提供一種雙工通信控制設(shè)備，該設(shè)備使得在一個新通信站接入通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)無須采用復(fù)雜的過程即可迅速地識別通信線路的狀態(tài)并平穩(wěn)地參與到權(quán)標(biāo)傳送通信中去。
本發(fā)明的又一目的是提供一種雙工通信控制設(shè)備，該設(shè)備能防止如果通信網(wǎng)絡(luò)受到噪聲影響的干擾而兩個通信站同時(shí)保有一個權(quán)標(biāo)的情形，而且如果同一個站地址由于其種原因而分配給兩個或更多的通信站時(shí)，系統(tǒng)可重新復(fù)原。
本發(fā)明另有一目的即是提供一種通信控制設(shè)備，該設(shè)備使得如果這個接入通信網(wǎng)絡(luò)的通信控制設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，則從網(wǎng)絡(luò)斷開以防止其他的通信站之間在故障的影響下進(jìn)行通信。
本發(fā)明還有一目的即是提供一種可靠的雙工通信控制設(shè)備，該設(shè)備在每一個站都是雙工的條件下能夠可靠地診斷出裝入到每一操作或控制通信站的通信控制設(shè)備以及裝入到每個備用通信站的通信控制設(shè)備。
本發(fā)明的其他目的和特點(diǎn)將在其以下的說明過程中顯現(xiàn)。
附圖的簡要說明圖1是接有一個雙工通信網(wǎng)絡(luò)的多通信站組成的通信系統(tǒng)的概念性簡圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)的一個概念性簡圖。
圖3是圖2中所示的通信站ST1作為一個操作員站的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖;
圖4是圖2中所示ST2，ST3等通信站作為現(xiàn)場控制站的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖;
圖5是裝入到圖3和圖4中所示的每一個通信站中的通信控制設(shè)備FCA(“故障判別分析器”，下同)的主要部件的概念性簡圖;
圖6是圖5中所示發(fā)送一接收控制裝置中所傳遞出的一個傳輸幀中的一個權(quán)標(biāo)幀的概念性簡圖;
圖7是每一個通信站中總線狀態(tài)表21的概念性簡圖;
圖8是表示與圖2-5中所示通信網(wǎng)絡(luò)HF連接的一個通信站操作的流程圖;
圖9是根據(jù)本發(fā)明的傳輸控制設(shè)備FCA的其他個例子的框圖。
圖10是根據(jù)本明的傳輸控制設(shè)備的另一例子的框圖;
圖11是說明一個通信站獲得一個權(quán)標(biāo)時(shí)所作的操作的流程圖;
圖12是根據(jù)本發(fā)明的傳輸控制設(shè)備的又一例子的框圖;
圖13是一個作為現(xiàn)場控制站的雙工通信站的框圖;
圖14是椐本發(fā)明的通信控制設(shè)備又一例子的框圖;
圖15是說明圖14中所示的通信站與通信網(wǎng)絡(luò)HF連接時(shí)所進(jìn)行的操作的流程圖;
圖16是椐本發(fā)明的通信控制設(shè)備又一例子的框圖，以及圖17是說明圖16中所示的設(shè)備的操作的流程圖。
(較佳實(shí)施例的說明)參見圖2，圖中概念性地表示出根據(jù)本發(fā)明的一個通信系統(tǒng)。這一實(shí)施例中假設(shè)通信系統(tǒng)是一個過程控制系統(tǒng)。其中每一個站都構(gòu)成一個通信單元的多通信站ST1，ST2等等均連接到一個由第一通信線路L1與第二通信線路L2組成的雙工、雙向通信網(wǎng)絡(luò)HF上。每一通信站STi由一對耦合器Ci耦合到通信網(wǎng)絡(luò)HF上。每一個站配備有由權(quán)標(biāo)傳送控制通信過程的一個通信控制設(shè)備。
通信站ST1是一個操作員站，該站可使得操作員對整個系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。站ST1給出有關(guān)控制操作的指令并具有作為人-機(jī)界面的鍵盤和圖形顯示器。諸如ST2與ST3等其他通信站是分布的現(xiàn)場控制站，并在操作站的控制之下以及從操作站所給的指令下對過程進(jìn)行控制。
圖3是一個說明ST1通信站作為操作員站的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。這一通信站包括一個通信控制設(shè)備FCA，一個中央處理器CPU，一個主存儲器MM以及一個輸入/輸出控制器IOC。通信控制設(shè)備FCA是通過一對耦合器耦合到雙工通信網(wǎng)絡(luò)HF上的，并通過一個內(nèi)部總線BS與處理器CPU，主存儲器MM以及輸入/輸出控制器IOC連接。
通信控制設(shè)備FCA包括一個僅用于通信的處理器和一個外圍電路，設(shè)備FCA在其他單元或其他通信站的要求下獨(dú)立于處理器CPU執(zhí)行通信過程的處理。這種處理應(yīng)用權(quán)標(biāo)傳送，即當(dāng)一個權(quán)標(biāo)傳送到該站自身時(shí)，通信處理通過應(yīng)用雙工通信網(wǎng)絡(luò)HF而進(jìn)行。若雙工網(wǎng)絡(luò)的L1與L2兩線路都是正常，則兩線路L1與L2交替作用，或者作用預(yù)定的一條線路。如果一條通信線路出故障，則使用正常的一條。
處理器CPU進(jìn)行作為操作員通信站的各種內(nèi)部數(shù)據(jù)的處理。當(dāng)需要進(jìn)行通信時(shí)，CPU處理器在包含在主存儲器MM里的傳輸緩沖器中準(zhǔn)備用于通信的命令或數(shù)據(jù)，并根據(jù)通信種類向通信控制設(shè)備FCA傳遞通信請求。在通信控制設(shè)備FCA控制下所完成的通信結(jié)果存儲在一個接收緩沖器中。當(dāng)需要時(shí)處理器CPU就利用所存儲的這些數(shù)據(jù)。
作為人-機(jī)界面的鍵盤DSP與圖形顯示器連接到輸入/輸出控制單元IOC。打印機(jī)的其他(未表示出)的設(shè)備通過輸入/輸出控制單元IOC連接。
圖4的框圖表示了作為現(xiàn)場控制站的各通信站ST2、ST3等的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這每一個站的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本上類似于通信站ST1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。ST2、ST3等各個通信站都包括一個通過一對耦合器與雙工通信網(wǎng)絡(luò)HF連接的通信控制設(shè)備FCA，通過內(nèi)部總線BS連接的一個中央處理器CPU，一個主存儲器MM，以及一個輸入/輸出控制器IOC。諸如傳感器和電子管等安裝在過程控制設(shè)備中的執(zhí)行器件則直接地或者是通過一個現(xiàn)場總線連接到輸入/輸出控制器IOC。
圖5概念性地說明了包含在每個通信站STi中的通信控制設(shè)備FCA的主要部件。這個控制設(shè)備FCA包含接收器11和12，它們接收通過雙工通信網(wǎng)絡(luò)HF的第一通信線路L1每第二通信線路L2傳送的通信幀。驅(qū)動器13和14通過通信線路L1與L2發(fā)送通信幀?？刂圃O(shè)備FCA還裝有與該收器及與驅(qū)動器連接的傳輸一接收通信控制器15。此控制器15控制著權(quán)標(biāo)傳送通信，發(fā)送并接收通信幀并執(zhí)行其它功能。
總線狀態(tài)表21存儲總線狀態(tài)信息，該信息指明與兩條通信線路L1與L2連接的諸通信站能否通過使用L1與L2這兩條線路進(jìn)行通信。表21置于通信控制設(shè)備FCA內(nèi)的存儲器或存儲器MM的一部分內(nèi)。權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器22用來發(fā)送權(quán)標(biāo)，即控制系統(tǒng)的一種授權(quán)。當(dāng)一個通信站收到一個權(quán)標(biāo)時(shí)，如果一個權(quán)標(biāo)幀要被送往下一個站，則權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器22將該站所具有的最新總線狀態(tài)信息轉(zhuǎn)送到該權(quán)標(biāo)幀上并發(fā)送之。表更新器23接收經(jīng)兩條通信線路L1與L2傳輸?shù)臋?quán)標(biāo)幀并根據(jù)該權(quán)標(biāo)幀上所載的總線狀態(tài)信息更新其自身的總線狀態(tài)表21的內(nèi)容。
當(dāng)傳輸通信幀時(shí)，則發(fā)送一接收控制器15要參照總線狀態(tài)表21。如果此表中存儲的信息指出兩條線路L1與L2均無故障，則兩條線路L1與L2被輪換應(yīng)用或作用預(yù)定的一條。如果其中一條處于故障，則選擇不處于故障的那條通信線路。通信幀經(jīng)過所選擇的線路傳送。
圖6概念性地表示了由發(fā)送-接收控制器15發(fā)送的通信幀的權(quán)標(biāo)幀。該權(quán)標(biāo)幀包括指明該幀頭的先同步位置PRA，關(guān)于被訪通信站地址信息DA，關(guān)于發(fā)送通信站的地址信息SA，關(guān)于通信幀的長度信息LG，包括指示權(quán)標(biāo)幀類型的信息及指明用于發(fā)送信息的控制信息的控制信息CTL，關(guān)于總線最新狀態(tài)的總線狀態(tài)信息BI(指示線路L1或L2是否可使用的信息)，以及檢驗(yàn)碼CRC。一種權(quán)標(biāo)幀即是用于只向當(dāng)前參與通信的那些通信站發(fā)送權(quán)標(biāo)的常規(guī)權(quán)標(biāo)幀。權(quán)標(biāo)幀的另一例子是診斷權(quán)標(biāo)，這一權(quán)標(biāo)用于向當(dāng)前并不參與通信但未來可能參與通信的一個通信站發(fā)送權(quán)標(biāo)。
圖7概念性地表示出裝在每一通信站里的總線狀態(tài)表21。指示通信線路L1與L2的每一個的最新狀態(tài)的數(shù)據(jù)存儲在此表中。例如，狀態(tài)1表示該通信線路是正常的，而狀態(tài)0則表示該通信線路出故障。如果通信線路是正常的，或說處于狀態(tài)1，則經(jīng)該線路的通信是可行的。如果通信線路出故障，或者說處于狀態(tài)0，則經(jīng)該線路的通信是不可行的。當(dāng)一個站獲得一權(quán)標(biāo)并發(fā)送出一個通信幀時(shí)，該站根據(jù)上述總線狀態(tài)信息是能夠知道這一傳輸成功與否的。所獲得的有關(guān)總線狀態(tài)的最新信息存儲在該表中。當(dāng)一個站接收到權(quán)標(biāo)時(shí)，表更新器23按照該權(quán)標(biāo)上所載的總線狀態(tài)信息更新表上的內(nèi)容?？偩€狀態(tài)表21上的內(nèi)容就是以這種方式迅速地更新并轉(zhuǎn)換成最新總線狀態(tài)信息的。
上述構(gòu)造的裝置的操作過程說明如下。圖8是表示與通信網(wǎng)絡(luò)HF連接的一個通信站操作過程的流程圖。以一個權(quán)標(biāo)首先出現(xiàn)在通信站ST1為例，發(fā)送一接收控制器15訪問其自身的總線狀態(tài)表21。信息輸送到權(quán)標(biāo)幀上。接收站地址指示出下一個站ST2。信息經(jīng)由被總線狀態(tài)表21認(rèn)定為正常的通信線路(例如L1)發(fā)送(步1)。通過檢驗(yàn)來自該通信站的確認(rèn)信號對于權(quán)標(biāo)的傳輸是否成功作出判斷(步2)。如果權(quán)標(biāo)的傳輸是成功的，則權(quán)標(biāo)轉(zhuǎn)移到被訪的通信站ST2。
如果步2作出的判定是權(quán)標(biāo)的傳輸不成功，即沒有從該通信站發(fā)送出確認(rèn)信號，則站ST1認(rèn)為通信線路L1有故障并將指示出L1線路有故障的總線狀態(tài)信息傳達(dá)給權(quán)標(biāo)。這時(shí)權(quán)標(biāo)就經(jīng)由通信線路L2發(fā)送(步3)。此后，要作的判定是權(quán)標(biāo)經(jīng)由線路L2的傳輸是否成功(步4)。
如果判定的結(jié)果是傳輸已經(jīng)成功，則ST1站更新其總線狀態(tài)表21的內(nèi)容使其指示出線路L1有故障。而且，在接收到此權(quán)標(biāo)的通信站ST2中表更新器23將其自身的總線狀態(tài)表21的內(nèi)容更新，而根據(jù)該權(quán)標(biāo)所攜帶的總線狀態(tài)信息(即指示出線路L1出了故障的信息)將這些內(nèi)容改變成最新的信息(步5)。
如果有數(shù)據(jù)傳輸或其他通信請求，則獲得權(quán)標(biāo)的通信站ST2執(zhí)行通信操作。這時(shí)通信站ST2把權(quán)標(biāo)發(fā)送給下一個通信站，即通信站ST3，這時(shí)的傳輸是經(jīng)由線路L2根據(jù)該站自身的總線狀態(tài)表21進(jìn)行的，其方式與前面類似即總線狀態(tài)信息傳送到權(quán)標(biāo)上并被發(fā)送。
在進(jìn)行上述系列的操作時(shí)，當(dāng)權(quán)標(biāo)循環(huán)經(jīng)過參與通信的諸通信站時(shí)，通信站總線狀態(tài)表的內(nèi)容得到更新以表示出最新狀態(tài)。
如果步4所作的判定結(jié)果是權(quán)標(biāo)經(jīng)由線路L2的傳輸沒有成功，那么就執(zhí)行給定的確認(rèn)處理程序，例如，再次執(zhí)行經(jīng)由線路L2的權(quán)標(biāo)傳輸。以檢驗(yàn)看是否能得到有效反應(yīng)(經(jīng)由線路L1的權(quán)標(biāo)傳輸與上類似)。如果得不到反應(yīng)，則判定出線路L1與L2都有故障。檢查故障位置。
圖9是據(jù)本發(fā)明的通信控制設(shè)備FCA的另一例子的框圖。在這一實(shí)施例中，每一通信站裝配有診斷權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器31。由該診斷權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器31所產(chǎn)生的診斷權(quán)標(biāo)使得與第一線路L1及第二線路L2連接的一個新的通信站或者是一接通著電源的通信站參與通信，由該站自身所持有的最新總線狀態(tài)信息被送到該診斷權(quán)標(biāo)上并被發(fā)送。
如果表更新器23收到診斷權(quán)標(biāo)，則該更新器根據(jù)診斷權(quán)標(biāo)幀上所攜帶的總線狀態(tài)信息更新通信站里的總線狀態(tài)表21的內(nèi)容。
話表40指明了已經(jīng)接入或?qū)⒁尤胪ㄐ啪€路L1與L2的通信站的操作狀態(tài)。本實(shí)施例中，不論是參與通信的或是操作通信的通信站都稱為現(xiàn)用站。每個不參與通信的通信站都稱為非現(xiàn)用站。該話表由接收每一通信站按規(guī)則時(shí)間間隔發(fā)送的并指示該站處于現(xiàn)用狀態(tài)的信息所更新。
診斷權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器31訪問這個話表40并向這個話表中(所指示)的非現(xiàn)用站按規(guī)則時(shí)間間隔發(fā)送診斷權(quán)標(biāo)。由權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器31所產(chǎn)生的常規(guī)權(quán)標(biāo)在話表40中的現(xiàn)用站之間周期循環(huán)。
本實(shí)施例中，當(dāng)一個新的通信站參與權(quán)標(biāo)傳送通信時(shí)，不需采用復(fù)雜的步驟即可將其有關(guān)雙工通信網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息變成與其他通信站的信息一致的狀態(tài)。
在這種配置中，指示雙工通信網(wǎng)絡(luò)中故障和指示故障通信站是否已恢復(fù)的總線狀態(tài)信息能夠迅速可靠地傳送到每一通信站。能夠防止由于錯誤的總線狀態(tài)信息引起的通信性能的惡化。不論在什么地方系統(tǒng)故障消除恢復(fù)正常，則它就能立即投入雙工通信網(wǎng)絡(luò)的正常操作，于是能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的雙工系統(tǒng)。
在圖9的實(shí)施例中，當(dāng)一個新的通信站參與權(quán)標(biāo)傳送通信時(shí)，無須采用復(fù)雜的步驟即可使得(該站的關(guān)于雙工通信網(wǎng)絡(luò)的總線狀態(tài)信息與其他通信站的信息形成一致。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的通信控制設(shè)備FCA的又一個例子的框圖。在這一實(shí)施例中，增加了一個裝置，該裝置消除了當(dāng)象征授權(quán)的多權(quán)標(biāo)幀出現(xiàn)在由多個通信控制設(shè)備共用的通信網(wǎng)絡(luò)HF上時(shí)所產(chǎn)生的問題。這一裝置的主要部件示于圖10中。
在一個權(quán)標(biāo)傳送通信系統(tǒng)中，通常假定與通信網(wǎng)絡(luò)HF連接的多個通信站中只有其中的一個是持有權(quán)標(biāo)的。但是如果系統(tǒng)受到噪聲擾動之后再建，或者由于某種原因同一站地址指定給兩個站，則這兩個站就會同時(shí)持有這一權(quán)標(biāo)。這種情況下，就不能以正常的權(quán)標(biāo)傳送來控制通信網(wǎng)絡(luò)。整個系統(tǒng)的運(yùn)行操作就受到很大影響。
這一實(shí)施例中，加入了能消除這類問題的裝置。圖10的通信控制設(shè)備FCA具有一個發(fā)送一接收控制器15，該控制器控制權(quán)標(biāo)傳送通信并檢測錯誤。例如載波檢測器25通過接收器11收到在通信線路L1上的信號并從信號電平(的高低)檢測到線路L1上是否存在載波。沖突檢測器26同樣通過接收器11接收到通信線路L1上的信號。例如，該檢測器26監(jiān)測線路L1上DC(直流)成份的電平并有一個比較器檢測當(dāng)從這個站發(fā)出的幀迭加到從另一個站發(fā)出的幀時(shí)所引起的信號電平的變化。
權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器22的通信站接收權(quán)標(biāo)。當(dāng)這一權(quán)標(biāo)被持有時(shí)，權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器22把該權(quán)標(biāo)發(fā)送給權(quán)標(biāo)控制器24控制之下的下一個通信站。這個控制器24對權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器22是如下方式進(jìn)行控制的當(dāng)收到來自載波檢測器25的輸出信號CD或收到來自沖突檢測器26的輸出信號CLD時(shí)，則放棄該站所持有的權(quán)標(biāo)。
圖11的流程圖說明了當(dāng)具有圖10所示結(jié)構(gòu)的通信控制設(shè)備的一個通信站已經(jīng)得到權(quán)標(biāo)時(shí)所進(jìn)行的操作。發(fā)送-接收控制器15平時(shí)監(jiān)測經(jīng)由通信線路L1或L2傳輸?shù)臋?quán)標(biāo)幀。如果該權(quán)標(biāo)幀上所編址要訪問的就是該控制器的通信站，則該站獲得此權(quán)標(biāo)(步11)。然后，載波檢測器25判定是否收到經(jīng)通信線路L1傳輸?shù)妮d波，即判定與此通信線路L1連接的任何其他的通信站是否正在發(fā)送載波或幀(步12)。
如果檢測到載波，即來自載波檢測器25的輸出信號CD為激發(fā)態(tài)，則權(quán)標(biāo)控制器24判定除了該通信站自身以外還有其他站獲得了權(quán)標(biāo)。控制器24命令權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器22不要生成權(quán)標(biāo)(命令)權(quán)標(biāo)生成器22放棄權(quán)標(biāo)(步13)。
如果步12中所作的判定結(jié)果為沒有檢測到載波，那么發(fā)送接收控制器15斷定任何其他通信站都沒有權(quán)標(biāo)，并發(fā)送一個確認(rèn)幀(步14)。所發(fā)送的確認(rèn)幀的一個例子是通知發(fā)送權(quán)標(biāo)的那個通信站告之該權(quán)標(biāo)已收妥的這樣一個確認(rèn)幀。確認(rèn)幀發(fā)送之后，沖突檢測器26通過接收器11監(jiān)測通信線路L1上的DC(直流)信號電平并判定由該站自身經(jīng)由線路L1發(fā)送的幀是否與任何其他站發(fā)送的幀沖突(步15)。
如果檢測到?jīng)_突，即來自沖突檢測器26的輸出信號CLD是激發(fā)態(tài)，那么權(quán)標(biāo)控制器24斷定有其他站得到權(quán)標(biāo)?？刂破?4指令權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器22不要生成權(quán)標(biāo)，即命令權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器22放棄該權(quán)標(biāo)(步13)。
于是，一個通信站發(fā)送是幀的同時(shí)還有其他任何站也發(fā)送幀的這種情況就迅速而可靠地檢測出來。而這種情況未必可被載波檢測器25檢測出來。出現(xiàn)兩個權(quán)標(biāo)所引起的嚴(yán)重情況就能夠避免了。
如果在步15沒有檢測出沖突，而且存在請求進(jìn)行一個給定的傳輸，則就執(zhí)行這個通信操作和指令處理(步16)。當(dāng)該給定的通信操作結(jié)束或不存在傳輸請求時(shí)，則權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器22就向下一個通信站發(fā)送一個權(quán)標(biāo)幀(步17)。權(quán)標(biāo)的發(fā)送接圖8中所示的流程進(jìn)行。
如果在步13放棄了權(quán)標(biāo)，則有其他站正在持有權(quán)標(biāo)。則通信受到這個站的控制作用。
如果在其他站檢測到類似的幀沖突并放棄權(quán)標(biāo)，其結(jié)果是權(quán)標(biāo)從通信線路中消失。考慮到這種權(quán)標(biāo)消失的情形，各通信站的通信控制設(shè)備都裝有設(shè)定在不同時(shí)間的各自的權(quán)標(biāo)監(jiān)控定時(shí)器。因此，如果在步13執(zhí)行放棄權(quán)標(biāo)的處理，則整個系統(tǒng)的權(quán)標(biāo)傳送通信控制操作得以正常地連續(xù)進(jìn)行。
本實(shí)施例中，如果權(quán)標(biāo)傳送通信控制系統(tǒng)有兩個或更多的通信站發(fā)送權(quán)標(biāo)。則與通信網(wǎng)絡(luò)連接的整個系統(tǒng)都會受到影響，這種情況快速地被檢測出來，而后放棄權(quán)標(biāo)。因此形成了一個可靠的通信控制設(shè)備。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的通信控制設(shè)備另外一個例子的框圖。在這個實(shí)施例中，發(fā)生了影響諸通信站的通信控制設(shè)備FCA所共用的整個通信網(wǎng)絡(luò)的故障。所增加的一種結(jié)構(gòu)可以檢驗(yàn)出這一故障并防止該有故障的通信控制設(shè)備參與通信控制操作。
在一個權(quán)標(biāo)傳送控制通信系統(tǒng)中，為了在任何時(shí)候，即使如果一個得到權(quán)標(biāo)的通信控設(shè)備由于某種原因(例如斷電)而丟失了該權(quán)標(biāo)都能平穩(wěn)地傳送權(quán)標(biāo)，那么這權(quán)標(biāo)就必須傳送給另外的通信控制設(shè)備。為此目的，每個站的通信控制設(shè)備FCA都裝有以下裝置檢測通信網(wǎng)絡(luò)HF上載波的載波檢測器25，監(jiān)測無載波時(shí)間的載波監(jiān)測定時(shí)器27，以及權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器22，該權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器如果在定時(shí)器27設(shè)定的時(shí)間內(nèi)檢測不出載波(即，當(dāng)從定時(shí)器收到一個指示定時(shí)已到時(shí)的信號)則可產(chǎn)生一個新的權(quán)標(biāo)。
各個通信站的通信控制設(shè)備的定時(shí)器27所設(shè)定的預(yù)設(shè)定值是互不相同的。選擇預(yù)設(shè)定值的最小值要使得它大于在正常操作時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)上無載波時(shí)間的最大值。
在這一配置中，即使權(quán)標(biāo)消失，包括在通信控制設(shè)備中具有最小設(shè)定時(shí)間的定時(shí)器27的權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器22也會再產(chǎn)生一個權(quán)標(biāo)。因而正常的通信控制能夠繼續(xù)進(jìn)行。
在上述構(gòu)造的設(shè)備中，如果接收器11或載波檢測器25出現(xiàn)故障，則通信網(wǎng)絡(luò)HF上的載波就再也不能被監(jiān)測。該通信控制設(shè)備判定認(rèn)為權(quán)標(biāo)已經(jīng)從通信網(wǎng)絡(luò)上消失。每當(dāng)它自己的定時(shí)器27設(shè)定的預(yù)定時(shí)間到時(shí)，它就產(chǎn)生一個權(quán)標(biāo)并將其發(fā)送到下一個通信站，或下一個通信控制設(shè)備。這一操作會反復(fù)進(jìn)行。這時(shí)如果其他通信站彼此正在通信，則這一通信就受到阻礙。
在實(shí)施例中，為消除這一問題，裝設(shè)了一個回路反向診斷器28，一個計(jì)數(shù)器29，以及一個發(fā)送一接收操作停止器30。該回路反向診斷器28執(zhí)行回路的反向診斷以檢測其自身的通信控制設(shè)備的發(fā)送與接收功能正常與否。當(dāng)由診數(shù)器28所做的回路的向診斷出故障時(shí)，則計(jì)數(shù)器29計(jì)數(shù)所發(fā)生的回路反向出錯信號，并且當(dāng)總計(jì)數(shù)達(dá)到給定值時(shí)產(chǎn)生一出錯信號。根據(jù)計(jì)數(shù)器29發(fā)出的出錯信號，停止器30停止發(fā)送-接收控制器15的發(fā)送與接收器，回路反向操作的允許次數(shù)預(yù)先在計(jì)數(shù)器29中設(shè)定好。
假設(shè)這一裝置的接收器11出了故障而不能接收信號。這種情況下該裝置就會以下述方式操作。通信網(wǎng)絡(luò)HF上的載波是收不到的。載波檢測器25的輸出信號CD是靜止態(tài)。載波監(jiān)測定時(shí)器27計(jì)數(shù)載波收不到的時(shí)間。當(dāng)這一被測時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，到時(shí)信號成為靜止態(tài)。收到這一到時(shí)信號時(shí)權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器22判定權(quán)標(biāo)已從通信網(wǎng)絡(luò)HF中消失并產(chǎn)生一個新的權(quán)標(biāo)。這個權(quán)標(biāo)通過發(fā)送-接收控制器15和驅(qū)動器12經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)HF被發(fā)送出去，并送往下一個通信站。
但是，對此權(quán)標(biāo)的應(yīng)答信號或稱確認(rèn)信號由于接收器11的故障而不能收到。因而，發(fā)送-接收控制器15判定該權(quán)標(biāo)的傳送設(shè)有成功，并向下一個通信站重復(fù)發(fā)送權(quán)標(biāo)的操作。這一系列的操作在與通信網(wǎng)絡(luò)HF連接的每一通信站中都要進(jìn)行，但所有發(fā)送權(quán)標(biāo)的這些嘗試均不成功。在這個時(shí)間過程中，其他站之間經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)HF的通信受到阻礙。
于是，發(fā)送-接收控制器15指令回路反向診斷器28執(zhí)行回路反向診斷，以確認(rèn)控制器15自身是否有故障。在收到執(zhí)行診斷的指令時(shí)，診斷器28經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)HF發(fā)送出編址指向自身的通信幀或診斷幀，并進(jìn)行回路反向診斷以判定(發(fā)出的)幀能否正確地接收到。作為這一診斷的結(jié)果，由于接收器11的故障該編址指向自身的診斷幀是不能收到的。因而回路反向出錯信號就會產(chǎn)生而加到記數(shù)器29上。收到這個回路反向出錯信號時(shí)，記數(shù)器29的計(jì)數(shù)就會增長。
如果回路反向診斷的結(jié)果顯示正常，即接收器11的故障是暫時(shí)的并且該接收回在回路反向診斷時(shí)間內(nèi)即已消除故障，那么就會產(chǎn)生指示正常的信號，記數(shù)器29置零。
當(dāng)接收器11處于故障狀態(tài)，一旦到達(dá)預(yù)定時(shí)間值，則載波監(jiān)測定時(shí)器27到時(shí)。因而回路反向診斷器28反復(fù)執(zhí)行診斷。結(jié)果是記數(shù)器29的值到達(dá)給定值而產(chǎn)生出錯信號。
當(dāng)記數(shù)器29產(chǎn)生出錯信號時(shí)，則發(fā)送接收操作停止器30指令發(fā)送接收控制器15停止下一步的發(fā)送和接收操作。這時(shí)控制器15就停止經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)HF所執(zhí)行的一切發(fā)送和接收?？刂破?5的通信控制設(shè)備FCA從網(wǎng)絡(luò)HF斷開。這一操作即使在接收器11或載波檢測器25出故障并且整個系統(tǒng)受到故障影響的情況下也減少了對網(wǎng)絡(luò)的影響到最小。
在至此所作的說明中，認(rèn)為發(fā)送接收停止器30是裝置于通信控制設(shè)備FCA之中的。這個停止器30也可以安裝在諸如CPU處理器這類外部設(shè)備之中。這時(shí)，該外部設(shè)備能夠方便地查找出有故障的通信控制設(shè)備FCA。
這一實(shí)施例中，如果發(fā)生了影響下通信網(wǎng)絡(luò)連接的整個權(quán)標(biāo)傳送控制控制通信系統(tǒng)的故障，那么只是相應(yīng)的通信控制設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)HF中解除。因而，其他通信站的通信控制器FCA能夠仍然保持正常的通信。而且可靠性也得以提高。
圖13是作為現(xiàn)場控制站的一個雙工通信站STi的框圖。這一實(shí)施例具有一種結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可使得每一通信站正確地診斷這個通信站的通信控制設(shè)備FCA。
作為現(xiàn)場控制站的通信站中，控制的運(yùn)算操作是由處理器CPU進(jìn)行的。該處理器的故障將導(dǎo)至處理控制的停止。因而該通信站是雙工式的。如果在一個通信站的CPU處理器中或其通信控制設(shè)備中發(fā)現(xiàn)故障，則另有正常的通信站替補(bǔ)該故障站。
診斷每一處理器自身的一般方法是一個CPU診斷其他的CPU以發(fā)現(xiàn)故障。每個通信控制設(shè)備FCA一般采用所謂回路反向診斷，即發(fā)送并接收編址指向自身的通信幀來判斷其發(fā)送和接收功能是否正常。
檢驗(yàn)故障是以一個處理器來診斷其他的處理器的情況下，則如果出現(xiàn)錯誤的話難于查找到是哪個處理器引起的錯誤。在每一通信控制設(shè)備FCA是由回路反向診斷方式進(jìn)行診斷的情況下，如果控制站與備用站分別執(zhí)行它們的回路診斷，則將會出現(xiàn)好的結(jié)果。在一個權(quán)標(biāo)傳送通信控制系統(tǒng)中，一個通信站若沒有獲得權(quán)標(biāo)是不能發(fā)送信息的。因而如果控制站出了故障，它是不能把權(quán)標(biāo)傳送給備用的站的。結(jié)果是備用站中的診斷將不會奏效的。
在這一實(shí)施例中，處理器與通信控制設(shè)備都是雙工的?？刂普镜耐ㄐ趴刂圃O(shè)備與備用站的通信控制設(shè)備都能通過回路反向診斷正確地作出診斷以檢測故障。
圖13中，兩個與通信網(wǎng)絡(luò)HF連接的通信站ST21與ST22是作為現(xiàn)場控制站。其中之一(比如ST21站)用于控制，而另一個(如ST22)處于備用狀態(tài)，為那個站發(fā)生故障作準(zhǔn)備。
兩個通信站ST21與ST22的每個處理器CPU都可執(zhí)行各種控制操作，運(yùn)算操作，并可給出進(jìn)行回路反向診斷的指令。與網(wǎng)絡(luò)HF耦合的通信控制器FCA提供上述權(quán)標(biāo)傳送通信控制。
每一個通信控制設(shè)備FCA的回路反向診斷器28在來自相應(yīng)的處理CPU的指令下執(zhí)行回路反向診斷。每一CPU的CPU控制器51產(chǎn)生表示控制器自身正在操作的就緒信號，并產(chǎn)生回路反向診斷的指令。兩個處理器CPU的每一個都有一個門電路52，該門電路接收來自另一處理器門電路的輸出信號以及來自相應(yīng)的CPU控制器51的就緒信號。兩個處理器的門電路分別產(chǎn)生選擇信號IOCE1與IOCE2用于提供雙工控制。此兩信號IOCE1與IOCE2具有彼此互斥的關(guān)系。
這一實(shí)施例的特點(diǎn)在于裝備有一個記數(shù)器53，該記數(shù)器在回路反向診斷開始時(shí)啟動并在該診斷結(jié)束時(shí)置零。時(shí)間設(shè)置器54設(shè)定相應(yīng)的記數(shù)器53所需要的到時(shí)時(shí)間。這一設(shè)定的時(shí)間在以下兩種情況下是不同的一種情況是用于雙工控制的選擇信號IOCE1或IOCE2處于激發(fā)態(tài)，另外一種情況是該信號處于靜止態(tài)。例如，若選擇信號IOCE1是激發(fā)態(tài)并且該站中存在權(quán)標(biāo)，則設(shè)置的時(shí)間短于沒有權(quán)標(biāo)時(shí)的設(shè)置時(shí)間。
來自計(jì)數(shù)器53的到時(shí)信號用于相應(yīng)的CPU控制器51。當(dāng)每一個CPU控制器51收到來自相應(yīng)的計(jì)數(shù)器的到時(shí)信號時(shí)，控制器判定該站的通信設(shè)備FCA發(fā)生故障?？刂破?1把來自這一控制器的就緒信號RDY變?yōu)殪o止態(tài)。
這樣構(gòu)造的這一裝置的正常操作以及在通信功能發(fā)生故障時(shí)所執(zhí)行的操作以下分別予以說明。
正常狀態(tài)下的操作兩個CPU處理器的每一個的門電路52形成了由來自CPU控制器51的就緒信號RDY啟動的觸發(fā)器。來自CPU控制器51的就緒信號較早變成激發(fā)態(tài)的那個CPU處理器使得用于雙工控制的選擇信號IOCE1或IOCE2成為激發(fā)態(tài)，并設(shè)定了一個控制狀態(tài)。由于IOCE1與IOCE1這兩個選擇信號具有彼此互斥的關(guān)系，故另一站是處于備用狀態(tài)的。
通常，包含在兩個CPU處理器里的數(shù)據(jù)庫由分離裝置(未表示出)做成彼此一致的。而且這些CPU是同步運(yùn)行的。并且，回路反向診斷是由這些CPU同時(shí)啟動的。
現(xiàn)在假定通信站ST21中的處理器處于控制狀態(tài)，而ST22站中的處理單元處于備用狀態(tài)?；谟糜陔p工控制的選擇信號IOCE1是激發(fā)態(tài)這一事實(shí)，站ST21的時(shí)間設(shè)定器54知道該站是處于控制狀態(tài)的。設(shè)置器54將記數(shù)器53設(shè)置在時(shí)間T1?；谟糜陔p工控制的選擇信號IOCE2是靜止態(tài)這一事實(shí)，備用通信站ST22的時(shí)間設(shè)定器54知道該站是處于備用狀態(tài)的。設(shè)定器54將相應(yīng)的記數(shù)器53設(shè)定在時(shí)間T2。記數(shù)器所設(shè)定的時(shí)間T1與T2是這樣來選擇的，即使得T2長于T1，即是說備用狀態(tài)的記數(shù)器設(shè)定的時(shí)間要長于控制站記數(shù)器所設(shè)定的時(shí)間。
當(dāng)通信站ST21的處理器CPU處于控制狀態(tài)時(shí)，如果包含在站ST21的通信控制設(shè)備FCA接收到一個權(quán)標(biāo)，則回路反向診斷器28執(zhí)行回路反向診斷。同時(shí)，記數(shù)器53開始向前記數(shù)。
回路反向診斷執(zhí)行的結(jié)果送到處理器CPU。如果沒有發(fā)現(xiàn)錯誤，則記數(shù)器53在設(shè)定時(shí)間到時(shí)之前即置零。此后，控制站中的以控制設(shè)備FCA將權(quán)標(biāo)傳送組備用站中的通信控制設(shè)備FCA。然后，備用站中的通信控制設(shè)備類似地執(zhí)行回路反向診斷。
如果由于某種原因處于控制狀態(tài)的處理器發(fā)生故障，則來自CPU控制器51的就緒信號成為靜止態(tài)。遂用于雙工控制的選擇信號IOCE1與IOCE2的狀態(tài)反相。權(quán)標(biāo)傳送到備用站中的處理器。
通信功能出現(xiàn)故障時(shí)所進(jìn)行的操作。
控制狀態(tài)中的通信站ST21里面的通信控制設(shè)備FCA執(zhí)行回路反向診斷，但是其確認(rèn)信號卻接收不到。診斷重復(fù)故障狀態(tài)。于是ST21站的記數(shù)器53當(dāng)給定的時(shí)間T1過去時(shí)達(dá)到其最大值。對此的響應(yīng)是CPU控制器51判定通信站ST21中的通信控制設(shè)備ICA出了故障，并將就緒信號TDY置于靜止態(tài)。而且CPU控制器51將雙工控制選擇信號IOCE1置于靜止態(tài)。權(quán)標(biāo)傳送到備用通信站ST22的處理器CPU。
當(dāng)控制站出現(xiàn)故障時(shí)對備用站的作用當(dāng)通信站ST21中的通信控制設(shè)備GCA發(fā)生故障，或當(dāng)驅(qū)動器12發(fā)生故障時(shí)，如果故障是緊隨著回路反向診斷之后發(fā)生的，則通信站自身的診斷會成功。但是權(quán)標(biāo)卻不能傳送到備用站ST22的通信控制設(shè)備FCA。因而這個站的回路反向診斷將不會成功。
然而，因?yàn)榭刂普局械尿?qū)動器發(fā)生故障，故下一個回路反向診斷的故障態(tài)會重復(fù)出現(xiàn)。控制通信站ST21中的記數(shù)器53設(shè)定的時(shí)間T1短于備用站ST22的記數(shù)器53的設(shè)定時(shí)間。因而控制站記數(shù)器的到時(shí)會早于備用站記數(shù)器的到時(shí)。于是如果控制站中的通信控制設(shè)備發(fā)生故障，則權(quán)標(biāo)是可以不受故障影響而可靠地傳送到備用通信站ST22的。
定時(shí)器根據(jù)它們所處的是控制狀態(tài)還是備用狀態(tài)而設(shè)定的時(shí)間T1與T2的選擇考慮到回路反向診斷所需要的次數(shù)以及CPU處理的時(shí)間、而令其保持T1＜T2這樣的關(guān)系。
這一實(shí)施例中，裝有通過權(quán)標(biāo)傳送而轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)的通信控制設(shè)備的每個通信站都是雙工式的。每一通信控制設(shè)備可以被精確地診斷。如果任一通信控制設(shè)備發(fā)生故障，則權(quán)標(biāo)能夠可靠地傳送到一個備用站。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的通信控制設(shè)備的又一例子的框圖。在權(quán)標(biāo)傳送通信控制中，權(quán)標(biāo)的傳送是由指定給通信站的站地址來控制的。當(dāng)權(quán)標(biāo)傳送給下一個通信站時(shí)，通常是把權(quán)標(biāo)幀傳送其站地址是當(dāng)前站的站地址加上一的下一個站。這種權(quán)標(biāo)傳送是基于這樣的假設(shè)與通信網(wǎng)絡(luò)連接的多通信站中只有一個站持有權(quán)標(biāo)。因而，如果由于某種原因同一站地址給予了兩個或更多個通信站，或如果由于地址設(shè)定器的故障而同一地址被重復(fù)作用，則權(quán)標(biāo)會賦給兩個通信站。這種情況下就發(fā)生了通信網(wǎng)絡(luò)上的權(quán)標(biāo)幀沖突。把權(quán)標(biāo)在所有的通信站之間傳送是不可接受的。其結(jié)果是通信成為不可能。
在這一實(shí)施例中，為避免這種不希望發(fā)生的情況，給每一個通信控制設(shè)備增加了一種功能。特別地，當(dāng)一個新站通過該站與通信網(wǎng)絡(luò)的連接或接能供電電源而加入到權(quán)標(biāo)傳送通信時(shí)，該控制設(shè)備要進(jìn)行檢驗(yàn)看是否有重復(fù)設(shè)置的地址。
在圖14的通信控制設(shè)備中，地址設(shè)定器61用于對這一控制設(shè)備的特定的通信站設(shè)定地址，該設(shè)定器可以是機(jī)械設(shè)定裝置也可以采用計(jì)算機(jī)軟件的形式，權(quán)標(biāo)自指向檢測器62檢測來自經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)HF和接收器12傳輸?shù)臋?quán)標(biāo)的標(biāo)明了由地址設(shè)定器61所設(shè)定的這一通信站的地址的那一權(quán)標(biāo)幀的接收情況，監(jiān)控定時(shí)器63設(shè)定在長于傳輸延遲時(shí)間與反應(yīng)延遲時(shí)間之和的一個預(yù)定的時(shí)間上。當(dāng)權(quán)標(biāo)自指向檢測器62檢測到其編址指向自身的權(quán)標(biāo)的接收時(shí)，定時(shí)器63開始測量時(shí)間。接收判定器64作出判定看是否在監(jiān)控定時(shí)器63到時(shí)之前接收到來自其他通信站的幀。這一接收判定器64可由一個接收通信網(wǎng)絡(luò)HF上的載波信號的電路以及一個檢測接收電平的簡單邏輯電路所組成。
如果在監(jiān)控定時(shí)器63到時(shí)之前收到從其他任何通信站傳送來的一個幀，則接收判定器64判定出現(xiàn)了雙地址錯誤。判定器64產(chǎn)生一個出錯信號給傳輸控制器15。傳輸控制器15收到這一出錯信號就中斷參與通信網(wǎng)絡(luò)HF并放棄該權(quán)標(biāo)。
圖15的流程圖表示當(dāng)一個通信站接入通信網(wǎng)絡(luò)HF時(shí)的操作。當(dāng)電源接通或當(dāng)一個新的通信站接入網(wǎng)絡(luò)而參與通信時(shí)，該站等待接收經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)HF傳輸通過接收器12的一個權(quán)標(biāo)幀或一個邀請幀(該幀經(jīng)過所有可能接入網(wǎng)絡(luò)的通信站)(步21)。為檢測是否接收到那樣一個幀，權(quán)標(biāo)自指向檢測器62將僅賦給當(dāng)前站的站地址與進(jìn)行比較。如果權(quán)標(biāo)編址指向此站，則檢測器62判定已經(jīng)接收到。
如果權(quán)標(biāo)自指向檢測器62收到編址指向此站的一個權(quán)標(biāo)，則監(jiān)控定時(shí)器63啟動(步22)。接收判定器64判斷在定時(shí)器63到時(shí)之前是否有其他通信站收到一個權(quán)標(biāo)并對它作出反應(yīng)(步23)當(dāng)定時(shí)器63到時(shí)的時(shí)候，如果沒有來自其他站的幀，即接收判定器64既未收到經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)HF傳輸?shù)膸参词盏捷d波;則判定器64斷定在網(wǎng)絡(luò)HF上不存在具有相同站地址的任何其他站。監(jiān)控雙地址的操作正常結(jié)束(步24)。
接下來發(fā)送控制器15，響應(yīng)收到編址指向本站的權(quán)標(biāo)，經(jīng)由驅(qū)動器11及通信網(wǎng)絡(luò)HF發(fā)送一個幀，并與網(wǎng)絡(luò)連接。此后，因與網(wǎng)絡(luò)HF相連接而可進(jìn)行正常的操作。
另一方面，在步23如果在給定的時(shí)間到時(shí)之前，即在監(jiān)控定時(shí)器63到時(shí)之前，接收判定器64接收到經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)HF傳輸?shù)囊粋€幀或載波，則接收判定器64斷定通信網(wǎng)絡(luò)HF上已經(jīng)存在具有相同站地址的其他通信站，即該幀是由這個站發(fā)送的。判定器64斷定雙地址錯誤已經(jīng)發(fā)生并向發(fā)送控制器15發(fā)出一個出錯信號(步26)。
收到此雙地址出錯信號后，發(fā)送控制器15中斷一個幀的發(fā)送并從網(wǎng)絡(luò)HF上將自身解除(步27)。這種情況下，所發(fā)生的情形認(rèn)為是非正常地址設(shè)定，操作就此結(jié)束，指示這一非正常性的信息被傳遞。
當(dāng)一個新站參與應(yīng)用通信網(wǎng)絡(luò)的通信時(shí)，這種配置可使得該設(shè)備檢測是否相同的站地址已被接入通信網(wǎng)絡(luò)的任何站使用了。因而，如果一個地址被錯誤地設(shè)置了，通信將不會停止。
圖16是與圖14的實(shí)施例類似的另一個實(shí)施例的框圖。在這一實(shí)施例中，如果正常參與通信的多通信站的一個通信站的地址設(shè)定器失靈，所引起的故障會被排除。
在這一實(shí)施例中，一個多主檢測器65可以檢測多主狀態(tài)，(該狀態(tài))即指當(dāng)探測器65的通信站獲得一個權(quán)標(biāo)并響應(yīng)這權(quán)標(biāo)而發(fā)送一個幀的同時(shí)，從其他站也有幀傳輸。這就是說，存在充當(dāng)主站的多個通信站。這一多主檢測器是一種電路，該電路的設(shè)計(jì)使得可以監(jiān)視通信網(wǎng)絡(luò)HF上載波信號電平并檢測由幀沖突所引起的信號電平的變化。當(dāng)多主檢測器65檢測到多主狀態(tài)時(shí)，沖突數(shù)記數(shù)器66啟動計(jì)數(shù)。當(dāng)記數(shù)器66所記數(shù)達(dá)到給定值時(shí)，可以發(fā)出停止參與通信的指令的裝置67就作出判定發(fā)生了本站地址與其他站地址的沖突或其他故障。這時(shí)，裝置67指令通信控制器15中斷參與通信。
圖17是說明圖16實(shí)施例的時(shí)間(流程)圖。當(dāng)某一通信站獲得一權(quán)標(biāo)時(shí)，發(fā)送控制器15發(fā)送一個指明收到一個編址指向自身的權(quán)標(biāo)的幀(步31)。發(fā)送了幀之后，多主檢測器65監(jiān)視通信網(wǎng)絡(luò)HF上的信號電平。檢測器65取得該權(quán)標(biāo)并作為對此權(quán)標(biāo)的響應(yīng)而發(fā)送一個幀。如果一個幀同樣地從任一其他站發(fā)送，并且如果兩個幀在網(wǎng)絡(luò)HF上發(fā)生沖突而引起信號電平的變化，則結(jié)果是檢測到多主狀態(tài)的存在(步32)。如果沒有檢測到多主狀態(tài)，則系統(tǒng)視為正常而繼續(xù)運(yùn)行。
另一方面，如果檢測到多主狀態(tài)，則記數(shù)器66記數(shù)增長(步33)。發(fā)出停止參與通信指令的裝置67檢測記數(shù)器66所得到的總值是否超出給定值(例如3，4等等)，低于該值的多主沖突是允許的(步34)。如果超出給定值，則判定系統(tǒng)處開故障狀態(tài)。裝置67指令發(fā)送控制器15中斷通信參與(步35)。如果總數(shù)未超過給定值，則操作照常進(jìn)行。
本實(shí)施例中，在正常操作過程中，如果地址設(shè)定器61發(fā)生故障，并且如果由于多主狀態(tài)而出現(xiàn)傳輸沖突，則當(dāng)沖突數(shù)達(dá)到給定值時(shí)，該故障站從網(wǎng)絡(luò)上解除。因此正常的通信可以在其余的通信站之間繼續(xù)進(jìn)行。
在圖16的實(shí)施例中，監(jiān)控定時(shí)器63和檢測當(dāng)一個新站接入總線時(shí)是否出現(xiàn)雙地址的接收判定器64(圖14)可以省略掉也可添加上。
權(quán)利要求
1.一種雙工通信控制設(shè)備，該設(shè)備通過在與一個第一通信線路和一個第二通信線路連接的通信站之間傳送權(quán)標(biāo)而用于在多通信站之間發(fā)送與接收數(shù)據(jù)，第一通信站包括一個總線狀態(tài)表，該表存儲了指明該通信站是否可以經(jīng)由第一和第二通信線路進(jìn)行通信的信息；一個權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器，該產(chǎn)生器將權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器自身所具有的最新總線狀態(tài)信息傳送給一個權(quán)標(biāo)幀并發(fā)送該權(quán)標(biāo)幀；一個表更新器，該表更新器接收經(jīng)由第一和第二通信線路傳輸?shù)臋?quán)標(biāo)幀并根據(jù)該權(quán)標(biāo)幀上所攜帶的總線狀態(tài)信息更新本站總線狀態(tài)表的內(nèi)容；以及一個發(fā)送一接收器，該裝置根據(jù)總線狀態(tài)表對兩條通信線路進(jìn)行選擇并進(jìn)行通信。
2.權(quán)利要求1的雙工通信控制設(shè)備，其中在包含在總線狀態(tài)表中的總線狀態(tài)信息指明兩條通信線路都可用的情況下發(fā)送一接收器選擇兩條通信線路中的一條并進(jìn)行通信。
3.權(quán)利要求1的雙工通信控制設(shè)備，其中，在包含在總線狀態(tài)表中的總線狀態(tài)信息指明兩條通信線路都可用的情況下，發(fā)送一接收器交替地選擇第一和第二通信線路并進(jìn)行通信。
4.權(quán)利要求1的雙工通信控制設(shè)備，其中每一通信站包括一個發(fā)送控制器，該發(fā)送控制器提供了對通過應(yīng)用雙工通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行權(quán)標(biāo)傳送通信的控制，還包括通過一內(nèi)部總線而與該發(fā)送控制器耦合的一個處理器，并且這里的發(fā)送控制器在權(quán)標(biāo)傳送到本通信站而且這個站或別的站要求通信時(shí)進(jìn)行獨(dú)立于處理器的通信處理。
5.權(quán)利要求1的雙工通信控制設(shè)備，其中每一通信站具有一個診斷權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器，該產(chǎn)生器帶有有關(guān)本站所具有的最新總線狀態(tài)信息的診斷權(quán)標(biāo)并發(fā)送該權(quán)標(biāo)，該診斷權(quán)標(biāo)用于要求一個與兩條通信線路連接的新通信站參與通信，并且其中的表更新器在收到診斷權(quán)標(biāo)的情況下根據(jù)診斷權(quán)標(biāo)上所帶有的總線狀態(tài)信息更新其自身總線狀態(tài)表的內(nèi)容。
6.一種用于在一組多個通信站之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的雙工通信控制設(shè)備，其中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的控制是通過在與一個共用通信網(wǎng)絡(luò)連接的通信站之間傳送權(quán)標(biāo)來進(jìn)行的，每一個通信站包括一個載波檢測器，檢測通信網(wǎng)絡(luò)上的載波;一個權(quán)標(biāo)幀產(chǎn)生器，用于當(dāng)此權(quán)標(biāo)幀產(chǎn)生器的通信站收到一權(quán)標(biāo)并且載波檢測器在給定的時(shí)間內(nèi)沒有檢測到載波而該權(quán)標(biāo)由此權(quán)標(biāo)幀產(chǎn)生器所持有時(shí)，經(jīng)由該通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個權(quán)標(biāo)幀;一個沖突檢測器，當(dāng)該幀發(fā)送之后經(jīng)由該通信網(wǎng)絡(luò)收到來自任一其他站的一個幀時(shí)，該沖突檢測器就發(fā)出一個指明發(fā)生沖突的輸出信號;并且其中在給定的時(shí)間內(nèi)如果沖突檢測器檢驗(yàn)到?jīng)_突的發(fā)生或如果載波檢測器檢測到載波，則通信站放棄本站所持有的權(quán)標(biāo)并等待接收。
7.權(quán)利要求6的雙工通信控制設(shè)備，其中通信站裝有各自設(shè)定時(shí)間不同的監(jiān)控定時(shí)器，這些時(shí)間的最小值大于正常操作時(shí)通信線路上不存在載波的最大時(shí)間，并且其中如果該載波檢測器在包含這個載波檢測器的通信站中的監(jiān)控定時(shí)器所設(shè)定的時(shí)間過程中沒有檢測到載波，則權(quán)標(biāo)幀產(chǎn)生器判定權(quán)標(biāo)已從通信網(wǎng)絡(luò)消失并經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個權(quán)標(biāo)。
8.通信控制設(shè)備，其作用是檢測共用通信網(wǎng)絡(luò)上的載波，判定如果載波在給定的時(shí)間內(nèi)沒有檢測到則權(quán)標(biāo)已從網(wǎng)絡(luò)消失，其作用還在于產(chǎn)生新的權(quán)標(biāo)幀，該通信控制設(shè)備對通信提供了權(quán)標(biāo)傳送控制，每一通信控制設(shè)備包括一個回路反向診斷器，執(zhí)行回路反向診斷以檢測包含這個回路反向診斷器的發(fā)送控制器的發(fā)送與接收功能是否正常;一個記數(shù)器，當(dāng)該回路反向診斷器的回路反向操作反復(fù)顯示故障達(dá)給定的次數(shù)時(shí)，該記數(shù)器產(chǎn)生一個出錯信號;并且其中這一通信控制設(shè)備的發(fā)送與接收操作根據(jù)來自該記數(shù)器的出錯信號而停止。
9.一種包括兩個通信站的雙工通信控制設(shè)備，每一通信站有一個通信控制設(shè)備和一個與一個通信網(wǎng)絡(luò)連接的CPU(中央處理器)，該雙工通信控制設(shè)備的作用是以下述方式控制通信站根據(jù)用于雙工控制的兩個彼此具有互斥關(guān)系的信號使用一個站用作控制站而另一個站用作備用站，每一通信控制設(shè)備包括一個控制數(shù)據(jù)的權(quán)標(biāo)傳送傳輸?shù)陌l(fā)送-接收控制器，一上包含在發(fā)送-接收控制器之中在來自該CPU的指令之下以執(zhí)行一個回路反向診斷的回路反向診斷器，該CPU包含一個計(jì)數(shù)器，該記數(shù)器在回路反向診斷開始時(shí)啟動而在回路反向診斷結(jié)束時(shí)置零，和一個時(shí)間設(shè)置器用以將記數(shù)器設(shè)置在不同的時(shí)間，這種設(shè)置視該站用作控制站還是用作備用站而定，并且當(dāng)記數(shù)器到時(shí)時(shí)，則通信控制器被判定出的故障，而且如果這一故障是發(fā)生在控制站中，則用于雙工控制的信號反相。
10.一種包括了具有各自地址的多通信站的通信控制設(shè)備，這些通信站通過一總線連接，該通信控制設(shè)備的作用是通過根據(jù)地址信息在通信站之間傳送權(quán)標(biāo)來執(zhí)行通信，每一通信站包括一個權(quán)標(biāo)自指向檢測器，檢測其編址指向包含這一權(quán)標(biāo)自指向檢驗(yàn)器的通信站的權(quán)標(biāo)經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)接收的情況;一個監(jiān)控定時(shí)器，該定時(shí)器設(shè)置在給定的時(shí)間并且當(dāng)檢測出接收到向這個通信站編址的權(quán)標(biāo)時(shí)，開始計(jì)量時(shí)間;一個接收判定器，它判定在監(jiān)控計(jì)時(shí)器到時(shí)之前是否收到來自任何其他通信站的幀;并且其中如果在監(jiān)控計(jì)時(shí)器到時(shí)之前收到權(quán)標(biāo)，則接收判定器發(fā)生了雙地址錯誤，并將該通信站從通信網(wǎng)絡(luò)斷開。
11.一種包括了具有各自地址的多通信站的通信控制設(shè)備，這些通信站由一總線連接，該通信控制設(shè)備的作用在于通過根據(jù)地址信息在通信站之間傳送權(quán)標(biāo)來執(zhí)行通信，每一通信站包括一個權(quán)標(biāo)自指向檢測器，它檢測其編址指向包含這一權(quán)標(biāo)自指向檢測器的通信站的權(quán)標(biāo)經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)接收的情況;一個多主檢測器，如果上述權(quán)標(biāo)自指向檢測器收到編址自指向的權(quán)標(biāo)，則該多主檢測器發(fā)送一個幀并隨后檢測通信網(wǎng)絡(luò)上的幀沖害以檢測多主狀態(tài)情況;以及沖突數(shù)記數(shù)器，它計(jì)數(shù)檢測到多主狀態(tài)重復(fù)數(shù)，并且當(dāng)該沖突數(shù)記數(shù)器的值達(dá)到給定值時(shí)，它指令本通信站從通信網(wǎng)絡(luò)斷開。
全文摘要
一種用于通信系統(tǒng)的雙工通信控制設(shè)備，該通信系統(tǒng)包括彼此進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的一組多通信站。這些通信站經(jīng)由一個雙工通信網(wǎng)絡(luò)連接。通信站中持有權(quán)標(biāo)的那個站通過該雙工通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。每一通信站包括一個總線狀態(tài)表，一個權(quán)標(biāo)產(chǎn)生器；一個表更新器，以及一個發(fā)送-接收器。
文檔編號H04L1/22GK1081039SQ9310361
公開日1994年1月19日 申請日期1993年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月26日
發(fā)明者赤井創(chuàng), 江橋博道, 水守隆 申請人:橫河電機(jī)株式會社