具有集成總線監控功能的總線站的製作方法
2023-09-21 06:52:40
專利名稱：具有集成總線監控功能的總線站的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種集成到總線系統內或連接到總線系統的總線站(bus station)。另外，本發明涉及包含至少一個這樣的總線站的網絡，以及使用這樣的總線站來監控總線系統。
總線站通過總線系統為其他總線用戶或總線站提供報文形式的過程數據或信號。最好由這樣的總線站通過總線系統來接收相應的數據和信號。尤其是，本發明涉及一種總線站，用集成到或耦合到一個現場總線系統，如Profibus PA的液位或壓力測量技術領域，用於和耦合到該總線系統的其他總線站進行數字通信。尤其是也能夠對該總線系統進行監控。
本發明正文中提到的總線站尤其是傳感器、執行器、控制單元、網關、網橋、耦合器以及執行器或傳感器的其他單元，用於耦合到一個總線系統，並通過該總線系統與其他總線站或總線用戶進行單向或雙向的通信，尤其是為了向總線系統提供過程數據和/或從總線系統接收過程數據。
通常傳感器和執行器通過一個模擬4-20mA信號直接連接到控制或分析單元。通過這種方法，傳感器或執行器與控制或分析單元之間的每條鏈路都需要一根單獨的雙線電纜。另外必須為每個傳感器和執行器在控制或分析單元(如PC或SPS)中提供輸入/輸出電路(I/O)。為了使配線開銷儘可能小，也即不必把每個要驅動的傳感器或執行器通過一個單獨的配線連接到控制或分析單元，各個總線站(如傳感器、執行器、控制單元、網關等)相互之間用共用的纜線結構——所謂的總線(Binary Utility System)互相連接，從而儘可能減少配線開銷。
在液位測量領域中特別使用了所謂的現場總線系統。現場總線通常是把執行器或傳感器的各元件(如現場設備)和控制計算機相結合。為此目的，過程數據由傳感器檢測，經由現場總線傳輸到控制計算機，並在那裡進行分析。作為分析處理的結果，數據又從控制計算機傳回到執行器的站點，所述執行器站點隨後對所要監控的處理過程提供反饋控制。這種數據交換通常是在數字方式的基礎上進行。還可以通過總線系統對耦合到總線系統的現場設備進行校準或操作，例如將現場設備設定在特定的操作模式。
需要注意的是本發明中的總線站也可稱為總線用戶，或者一般稱為現場設備。這種總線站的基本功能如測量過程數據或環境條件。例如，可以通過液位測量裝置獲得容器或油箱中的填充物的液位。然後將表示液位的值通過總線傳送到一個過程控制器或類似設備。
背景技術：
但是這種設備或總線站之間組網的問題在於，可在系統故障或優化系統時監控或診斷系統。因此需要監控這樣的總線系統，以診斷故障條件，並且允許或便於總線系統的優化。
如果在這樣的總線系統中，在一個或多個傳感器或執行器與控制單元之間的通信存在問題，如果能在根本上解決這類問題，對這種問題的分析有相當大的複雜性。在這種情況下，常規的多用途計量表只能在故障通信時提供信息。通常僅有的可能性是利用附加的、通常很昂貴的外部設備來對總線系統進行監控或診斷。為此目的，通常將所謂的總線監控器連接到總線系統，作為完全被動的外部設備，以便於在故障狀態下進行監控或診斷。
總線監控器是相對被動的設備，不能主動參與總線系統的通信。它的任務是「監聽」總線系統的任何通信數據流，並為此將其存儲到一個專用的存儲器中。為了能夠在隨後的診斷時刻找到並識別出如此存儲的數據，每個單獨的數據報文與時間戳和/或索引一起存儲在總線監控器的存儲器內。通常這種總線監控器具有自身的顯示器或屏幕，能夠直接並在線地顯示檢測到的通信數據流。原則上也能檢索到先前所紀錄的數據並存儲在存儲器中，以在隨後的時刻離線分析這些數據。
這種總線監控器通常還包含過濾器功能，能夠允許複雜系統按照特定過濾標準對總線系統的報文數據流進行預先排序並將其存儲。對於這種過濾器，在「在線過濾器」和「離線過濾器」之間進行一個基本的區分。在線過濾器是對記錄過程中-即在線記錄-在總線系統上已經建立的報文進行分析的過濾器，但是只記錄那些滿足特定過濾規則的數據。在線過濾器的優點是減少了需存儲的數據量；但其缺點是在過濾過程中可能丟失相關的報文，而導致記錄不完整。而另一方面，離線過濾器是分析來自先前記錄的數據的過濾器，允許數據以更為結構化的形式存在。這種離線過濾器的優點是分析時只有感興趣的數據存在；但如果需要的話，也可以選擇總體觀察所有的數據。這種離線過濾器的缺點是它們總是導致很大的數據量。
US 4,817,080A中已知了一種用於區域網的監控系統，其中監控管理器從連接到區域網的不同總線的各個監控單元接收信息。由JP05130108A已知的總線型區域網監控設備包括總線監控單元。
FR 2 691 029 A1中公開了一種對來自協議的數據進行遠程分析的方法。此處對傳送到需測試的傳輸總線的協議數據進行分析。總線將至少一個電話機連接到數字數據傳輸系統中的數字網絡終端，所述傳輸系統在至少兩個電話機之間提供連接。此處，在遠程位置也可以使用數據，以避免高級別職員頻繁出差並攜帶分析設備到不同的用戶處。
EP 0 601 768 A2中公開了一種用於交換系統的總線監控器。其中，總線接口也分別連接到數據總線。文獻WO 96/38792 A1也公開了一種對計算機網絡內的數據進行監控的方法。其中也在總線上執行單獨監控。文獻WO 98/14582 A公開了一種網絡，其中不同的總線站和所謂的網橋都是可連接的。此處，遠程通信網絡和過程控制系統之間連接有一個接口。所謂的軟體層能夠在遠程通信網絡和過程控制系統之間建立接口。類似的用於提高主-從總線系統中的數據傳輸安全性的監控單元由WO 00/52579 A1或EP 1 049 292 A2已知。
需要注意的是DE 198 52 276 A1中公開了一種通過串行數據總線接收消息的方法，而在JP 2002164899中公開了一種監控貨物的網絡。
如上所述，除了已知的總線站如傳感器等之外，前面所描述的總線監控器必須作為附加設備連接到已有的總線系統。這種連接過程中存在一個危險，即副作用，總線系統會受整個系統的改變了的電氣特性的影響，而這可能會導致錯誤的診斷。
這種外部的被動總線監控器的另一個缺點是它們不能進行長時間診斷，因為它們不能持續保留在總線系統內。因此也通常不能解決大範圍的故障發生，因為故障發生時總線監控器沒有集成到總線系統內。
而且，這種外部總線系統也不適於誤差診斷，因為它們只能檢測到總線監控器連接位置的局部通信數據流。但是不能實現全局監控。因此每個單獨的總線站在其總線接口之後的通信數據流不能被外部總線監控器檢測到，即檢測不到總線站內部通信過程中的故障。
發明內容
因此本發明是基於實現提高用於解決故障發生或系統診斷的總線監控的問題。
根據本發明的第一方面，該問題通過一個新設計的總線站來解決，包括如傳感器、執行器、控制單元或網關等，通過將總線監控裝置集成到總線站中，將各個設備的基本功能和次要功能，即總線監控功能相結合。本發明的說明書中，基本功能指的是各個總線站的主要目的，即耦合到總線的該設備的用途。例如傳感器的基本功能是檢測物理過程，並把它們轉換成電信號或數位訊號，以用於進一步處理和分析。根據本發明，每個總線站除了它的基本功能外，還利用已經存在並用於過程數據通信的總線接口來實現對總線系統的監控，作為次要任務。
為了檢測總線系統中的監控數據形式的數據報文作為第二功能，總線站內集成了一個總線監控裝置。為此總線站的軟體也可進行擴展，以提供檢測這些數據報文的功能。
除了上述已有軟體的可能的擴展之外，還可以集成一個專用軟體來檢測總線站內的數據報文。為了能夠重新獲得如此檢測到的監控數據，例如在離線操作時，總線監控裝置可用一個存儲報文的報文存儲器進行補充，理想的狀況是提供一個時間戳和/或索引。因此根據本發明，總線系統不會受到這種具有總線監控裝置的新型總線站的負影響，因此也能夠監控到各個總線站的每個總線接口「後面」站內的通信數據流。
可以看到，根據本發明為總線系統內的所有總線站提供集成的總線監控功能是非常有利的，因為這使得在系統的任何位置處獲得的所有監控數據在任何時間以及系統的任何其他位置處都能夠使用。可以通過總線系統內規定的功能，如乙太網或網際網路情況下的FTP、Telnet或HTTP，來獲得先前存儲的數據。
把總線監控功能集成到總線站中的另一個優點是它能夠保證避免改變整個系統的電氣特性的負作用，因為每個總線站始終位於系統內。把總線監控功能集成到總線站中的另一個優點是，通過將總線站始終保持在總線系統內，能夠進行長時間地診斷，從而可以觀察故障的潛在原因。
為了對本發明中通過集成總線監控功能獲得的數據進行可視化顯示，根據本發明的另一個示例性實施例，每個總線站可以包含一個顯示器或屏幕，能夠在線或離線地顯示檢測到的通信數據流。根據本發明的另一個示例性實施例，由總線監控功能重新獲得數據的另一個方法是通過總線系統藉助於通信軟體訪問所存儲的數據。最好通過總線系統中規定的功能，如乙太網或網際網路情況下的FTP、Telnet或HTTP，來獲得先前所存儲的數據，。
這些功能允許通過多個通信層訪問獲得的監控數據。對於具有另一個接口的現場設備，如配置接口以及總線接口，能夠通過所述的另一個接口讀取出已記錄的監控數據。例如即使總線系統和總線站之間由於數據線損壞而不能建立通信時，該擴展也能夠對總線系統的每個總線站的報文數據進行診斷和監控。
可選地，對通過總線監控功能獲得(存儲)的數據進行可視化顯示可以根據本發明的另一個示例性實施例，以用戶可理解的格式(如文本或html文件)來完成，和/或根據本發明的一個優選的示例性實施例，以機器可讀的格式(如二進位編碼)。這種不同格式的可視化顯示的特別優點在於，可以根據目標用戶群選擇不同的表示方式。專家通常喜歡採用機器可讀的表示方式，其中在總線系統上讀取的所出現的通信數據流是基於一個字節一個字節的機器可讀格式，並且用十六進位數顯示，檢修機械師通常偏好使用更容易訪問的表達方式，其中一方面能按照請求和應答清楚地分解報文，另一方面把數據「翻譯」成用戶可理解的形式，如文本或HTML文件格式。
如果需要，根據一個優選的示例性實施例，本發明的總線站在每個總線監控裝置中包含一個過濾器，用於濾除檢測到的數據。這種過濾功能能夠對特定報文類型進行精確的表達(即使用指令過濾器)或特定設備的報文表達(即使用地址過濾器)。通過合適的過濾器詢問，總線監控功能能夠持續檢測已記錄的報文的完整性或正確性，在故障狀態下能夠通過適當的顯示向用戶指出特定的無效報文。為此，合適的過濾功能是例如能夠僅顯示出無效報文。為了只濾除相應的報文，也可以利用過濾規則中的邏輯「與」、「與/或」、或者「或」的組合來濾除檢測到的報文，這一般在在線和離線操作時都可以實現。
如上所述，可以通過這樣的過濾功能來減少總線監控功能所產生的數據量，從而便於在線監控功能。過濾功能例如只允許那些有故障的報文記錄到達總線站，目的是讓用戶在運行操作時可以在線地使用這些記錄。
為了便於用總線監控功能長期監控總線系統，根據本發明的一個示例性實施例，總線監控裝置有一個足夠大的報文存儲器來存儲檢測到的報文。由於總線站基於它的基本功能始終位於系統內，可以進行長期監控。操作過程中發生的故障被記錄下來，並通過耦合有總線站的總線系統，或通過更高級別的總線系統，或者通過總線站的另一個接口，可以在稍後的時刻讀出，或者直接在總線用戶處讀出。
為了更好地理解本發明以及對其進一步闡釋，下面將參照附圖詳細描述本發明的技術背景和本發明的示例性實施例，其中圖1示出了一個總線系統的結構，圖2示出了被總線監控器所監控的總線系統，圖3示出了圖2中的總線監控器與接口轉換器的連接，圖4示出了一個總線監控器的結構，圖5示出了一個網關的結構，圖6示出了一個傳感器或執行器的結構，圖7示出了根據本發明將總線監控功能集成到總線站中的總線系統的結構，圖8示出了根據本發明帶有集成功能的網關結構，圖9示出了根據本發明帶有集成功能的傳感器或執行器的結構，圖10a-c示出了監控數據的可能的顯示，以及圖11示出了規定過濾規則的用戶界面。
圖中相同的單元和功能用相同的附圖標記進行標註。
具體實施例方式
圖1示出了第一數字通信總線系統5的基本結構，具有一個控制單元23，傳感器14以及一個執行器15，分別通過數字通信總線系統5連接到控制單元23。控制單元23可以是任意的存儲器可編程控制器(MPC)，或者特別是如德國VEGS Grieshaber KG公司的評估中心VEGALOG 571。第一總線系統5可以是任意的總線系統，如FieldbusFoundation或Hart，但是德國VEGS Grieshaber KG公司的ProfibusPA或VBUS證明尤其適合。本發明中，控制單元23具有一個配置接口3，在本例中與一個配置計算機10相耦合。配置計算機10是普通的個人計算機(PC)或者可以是專用的配置設備。
第一總線系統5可選擇地由第二總線系統40通過網關41進行補充。第二總線系統40代表相對於第一總線系統5的一個重疊的網絡，如乙太網或網際網路。第二總線系統40能夠通過網關41訪問第一總線系統5的控制單元23或傳感器14或執行器15。一種可行的變型是將控制單元23和網關41進行結合，以形成一個單個的設備。
如果在該系統中，一個或多個傳感器14、執行器15和/或控制單元23之間的通信出現了問題，如果能夠從根本上發現基本故障，對這樣的問題進行分析需要相當大的勞動量。在這種情況下，常規的多用途計量表只能提供關於通信故障原因的信息。此時通常使用耦合到總線系統5或40的外部設備來診斷故障原因。這些用來監控總線系統的設備也稱為總線監控器。圖2以示例的方式示出了通過這種總線監控器30進行補充的圖1中的系統。在這種情況下，總線監控器30是一個附加的外部被動設備，它附加地耦合到總線系統5上。
與總線站14，15，23不同，總線監控器30不能主動參與數據通信。它的任務是監控總線系統上的所有通信數據流，並將其存儲到為此目的所提供的存儲器中。為了能夠察看如此記錄下來的通信數據流，總線監控器30通常配備有自己的顯示器或屏幕。如圖2所示，總線監控器30是一個完全獨立的設備。但是總線監控器30能夠配置成純粹的插接電路板，或者例如配置為用於耦合到一個PC的RS 232接口(COM接口)的接口轉換器。圖3示出了通過接口(例如RS 232)將接口轉換器31耦合到PC 32的設置。在這種情況下，PC 32和接口轉換器一起起到總線監控器30的作用。
從前幾個圖可以看出，總線監控器30總是從外部附加連接到已有的系統。這些設備通常具有不利的副作用，即會對總線系統產生一定的影響。但是這些外部總線監控器不能進行長時間診斷，因為監控器30不能持續保留在系統內。因為在故障發生時刻，總線監控器30一般沒有集成到系統內，因此通常不能解決長時間故障。另外，外部總線監控器30隻能記錄總線系統的數據線上發生的通信數據流。而總線站14，15和23與總線系統的接口之後的通信數據流對於總線監控器是不可見的。
圖4示出了常規總線監控器30的功能框圖。總線監控器30包含一個總線接口33，通信軟體34，報文存儲器35，過濾器36，以及一個帶有顯示器50和鍵盤51的可視化單元21。總線監控器30通過總線接口33耦合到已有的總線系統5。為了檢測出總線系統5上的通信數據流，總線監控器30通過總線接口33藉助於通信軟體34訪問通信數據流。這樣檢測出的通信數據流隨後被存儲到報文存儲器35中，或者可選地用可視化單元21或顯示器50直接表達或在線顯示。作為替代，可以對由此獲得的數據使用過濾器36，以限制存儲的數據量。
圖5示出了耦合在兩個總線系統5，40之間的、為了確保兩個系統之間通信的網關41的功能框圖。網關41包含第一總線接口42和第二總線接口43，第一通信軟體44和第二通信軟體45，測量值和數據存儲器46，以及一個用於翻譯兩個通常不兼容的總線系統5，40之間的通信數據流的功能塊47。為了通過總線系統40訪問總線系統5上的通信數據流，通信軟體45使用第一通信軟體44和第一總線接口42訪問總線系統5上的數據。藉助於第一通信軟體44和第一總線接口42檢測出所述通信數據流。藉助翻譯功能塊47把由此檢測出的通信數據流轉換成總線系統40可以識別的格式，並使用第二通信軟體45通過總線接口43將其傳送到總線系統40。作為替代，網關41包含一個具有鍵盤51和顯示器50的可視化單元21，用來顯示過程數據。
圖6的功能框圖示出了傳感器14或執行器15的基本結構。傳感器14和執行器15分別包含傳感器元件和執行器元件16，信令及處理單元17，測量值和數據存儲器18，通信軟體19和總線接口20。例如在傳感器14的情況下，傳感器元件16接收到需要進一步處理的信號。該信號被信令及處理單元17進一步處理，並例如轉換成通信軟體19可以識別的格式。這樣轉換後的數據可以通過測量值和數據存儲器18被鎖存。然後轉換後的數據再通過總線接口20由通信軟體19傳送到總線系統5。可選地，傳感器14或執行器15包含一個具有鍵盤51和顯示器50的可視化單元21，用來顯示過程數據。
本發明所基於的思想是將圖5的網關41或者圖6中傳感器14或執行器15的基本功能與圖4中的總線監控器30的功能結合起來，以提供一種新的設備，它結合了圖8中網關與總線監控的功能，或者結合了圖9中傳感器或執行器與總線監控的功能。
根據本發明，系統控制單元23、傳感器14、執行器15或網關41，在本發明的正文中稱為總線站，使用其系統固有的硬體單元，尤其是各個總線接口，不僅用於過程數據和測量值交換的基本任務，還使用相同的硬體單元，尤其是各個總線接口，用來實現次要任務，即總線監控功能。總線監控功能的實現是通過在總線站中為每個總線站補充一個總線監控裝置30來完成的。
圖7示出了第一數字通信總線系統5的基本結構，它具有一個控制單元23、傳感器14以及執行器15，它們分別通過數字通信總線系統5連接到控制單元23。可選地，總線系統5通過網關41耦合到第二總線系統40。控制單元23可以是任意的存儲器可編程控制器(MPC)，或者尤其是德國VEGS Grieshaber KG公司的評估中心VEGALOG 571。第一總線系統5可以是任意的總線系統，如FieldbusFoundation或Hart，而德國VEGS Grieshaber KG公司的Profibus PA或VBUS證明尤其適合。
根據本發明，控制單元23、傳感器14、執行器15和網關41分別包含一個集成的總線監控裝置30。圖7的系統和圖1的系統相對應，除了創造性地在每個總線站，即控制單元23、傳感器14、執行器15以及網關41中添加了總線監控裝置30。
本實施例中，控制單元23具有一個配置接口3，一個配置計算機與該接口相耦合。配置計算機10可以是普通的個人計算機(PC)或專用配置設備。但本發明的正文中，已經證明為其他總線站14，15，41提供一個這樣的配置接口尤其適合。這種類型的配置接口允許讀取所獲得的監控數據，即使數據線損壞，沒有在例如總線站14，15，41和總線系統之間建立起連接。
第一總線系統5由第二總線系統40通過網關41進行補充。第二總線系統40代表相對於第一總線系統5的一個重疊網絡，如乙太網或網際網路。第二總線系統40能夠通過網關41訪問第一總線系統5的控制單元23或傳感器14或執行器15。一種可行的變型是將控制單元23和網關41合併成一個設備。
單個總線站14，15，41之間的組網，甚至跨越了幾個層5，40，能夠讓總線監控裝置30獲得的數據被整個系統所用。在任何位置獲得的所有監控數據在系統任意其他位置和任何時刻都能使用。利用系統固有的功能，如乙太網或網際網路情況下的FTP、Telnet或HTTP，來訪問監控數據。藉助於這些功能可以跨越幾個通信層進行訪問。
由於監控數據可以藉助於各個所尋址的總線站的通信軟體來獲得，從而可以實現監控操作，例如通過總線系統40，通過網關41，通過帶有傳感器14或執行器15的總線系統5，即以傳感器14或執行器15接收總線系統5的報文的方式來實現操作。總線系統5不會受到影響，因為傳感器14或執行器15在「正常」操作期間也是位於系統內。
相反的方式也是可行的，其中總線系統40的監控操作可通過控制單元23，通過帶有網關41的總線系統5來實現。這就可以找到總線系統上不工作的用戶出現故障的原因。
圖8示出了耦合在兩個總線系統5，40之間的網關41的功能框圖，目的是確保這兩個系統之間的通信，並由創造性的總線監控裝置進行補充。網關包含一個第一總線接口42和第二總線接口43，第一通信軟體44和第二通信軟體45，測量值和數據存儲器46，以及一個用於翻譯兩個通常不兼容的總線系統5，40之間的通信數據流的功能塊47。另外網關41還具有一個數據過濾器49和一個報文存儲器48。為了通過總線系統40訪問總線系統5上的通信數據流，通信軟體45通過第一通信軟體44和第一總線接口42訪問總線系統5上的數據。藉助於第一通信軟體44，通過第一總線接口42檢測出所述通信數據流。由此檢測出的通信數據流藉助於翻譯功能塊47轉換成總線系統40可以識別的格式，並由第二通信軟體45通過總線接口43傳送到總線系統40。
現在根據本發明可以藉助於網關41實現對總線系統5，40或網關自身的監控。為了檢測出總線系統5或40上的報文數據，網關41藉助於通信軟體44或45，通過總線接口42或43訪問所述報文數據。如此檢測到的通信數據流隨後可以被過濾，並存儲在報文存儲器48中，或者可選地用可視化單元21或顯示器50直接在線顯示。
圖9示出了本發明功能框圖中傳感器14或執行器15的基本結構。傳感器14或執行器15包含傳感器元件或執行器元件16，信令及處理單元17，測量值和數據存儲器18，通信軟體19和總線接口20。傳感器14或執行器15也由數據過濾器49和報文存儲器48進行補充。在傳感器14的情況下，傳感器元件16例如接收需要進一步處理的信號。所述信號由信令及處理單元17進一步處理，並轉換成例如通信軟體19可以識別的格式。如此轉換後的數據也可以由測量值和數據存儲器18鎖存。然後轉換後的數據由通信軟體19通過總線接口20送往總線系統5。
現在根據本發明，可以藉助於傳感器14或執行器15實現對總線系統5或者傳感器14或執行器15自身的監控。為了檢測出總線系統5上的通信數據流，傳感器14或執行器15藉助於通信軟體19，通過總線接口20訪問所述通信數據流。如此檢測到的通信數據流隨後可以被過濾，並存儲在報文存儲器48中，或者用可視化單元21或顯示器50直接在線顯示。
圖10a-c示出了藉助於集成的總線監控功能所獲得的監控數據的不同可能的顯示結果。如上所述，對藉助於總線監控功能所獲得(存儲)的數據進行可視化顯示，能夠可選地以用戶可以識別的格式(例如文本或HTML文件)，和/或根據本發明的另一個優選的示例性實施例，以機器可讀的格式(例如二進位編碼)來完成。圖10a示出了由總線系統讀入的、通過監控功能檢測到的通信數據流，該數據流在一個字節一個字節的基礎上、用十六進位數值表示，在給定時間點上根據請求和應答進行分解。圖10b中示出了監控數據更容易訪問的表示形式，其中檢測到的數據以「翻譯後」的格式來顯示。由於根據目標用戶群來選擇不同表示形式，可以在圖10a到圖10b的表示形式之間轉換。圖10c中示出了另一種可行的表示形式。這是把圖10a和10b中所示的表示模式相結合，其中並排示出了十六進位和「翻譯後」的表示形式。
圖11示出了一個用於規定過濾規則的用戶界面，以只檢測特定的數據。藉助於這個用戶界面，可以規定特定的過濾條件，如指令過濾條件和/或地址過濾條件(條件1到8)，並使用邏輯運算符互相結合，其中每個過濾條件(如條件1)可能由多個條件組成，依次邏輯組合。
權利要求
1.一種總線站(14；15；23)，具有基本功能，如傳感器功能，可以耦合到總線系統(5；40)，包括—至少一個總線接口(42；43)，用於所述總線站(14；15；23)與所述總線系統(5；40)的通信，以及—與所述總線站(14；15；23)集成、並耦合到所述總線接口(42；43)的總線監控裝置(30)，所述總線監控裝置(30)為所述總線站(14；15；23)提供了次要功能，其中所述總線監控裝置(30)適用於下列行為中的至少一個行為通過所述總線接口(42；43)監控所述總線站(14；15；23)與所述總線系統(5；40)的通信，以及監控所述總線站(14；15；23)內的內部通信。
2.如權利要求1中所述的總線站，其中總線監控裝置(30)使得所述總線系統(5；40)可以使用監控數據，和/或從所述總線系統(5；40)接收監控數據。
3.如前述任一權利要求中所述的總線站，其中總線監控裝置(30)訪問所述總線系統(5；40)的數據報文，並檢測監控數據的格式，以便隨後使所述數據報文能夠為所述總線系統(5；40)所使用，這導致了在所述總線站(14；15；23)中具有總線監控的功能。
4.如權利要求1-3中任一所述的總線站，其中所述總線監控裝置(30)訪問所述總線站(14；15；23)的數據，並以監控數據的格式來檢測所述數據，以便隨後使所述數據能夠為所述總線系統(5；40)所使用，這導致了在所述總線站(14；15；23)中具有總線監控的功能。
5.如前述任一權利要求中所述的總線站，其中所述總線監控裝置(30)包含一個程序單元，用於訪問所述總線系統(5；40)的數據報文以及所述總線站(14；15；23)自身的數據，並對其進行進一步處理。
6.如前述任一權利要求中所述的總線站，其中所述總線監控裝置(30)包含至少一個過濾器，用於根據特定的過濾規則對檢測到的監控數據進行分析。
7.如權利要求6中所述的總線站，其中所述過濾器是一個指令過濾器。
8.如權利要求6中所述的總線站，其中所述過濾器是一個地址過濾器。
9.如權利要求6中所述的總線站，其中所述過濾器是一個結合的指令-地址過濾器。
10.如權利要求1中所述的總線站，其中所述總線監控裝置(30)包含一個報文存儲器，用於存儲檢測到的監控數據。
11.如前述任一權利要求中所述的總線站，其中所述總線系統(5；40)可通過所述總線接口(42；43)使用由所述總線監控裝置(30)檢測到的監控數據，以進一步處理。
12.如前述任一權利要求中所述的總線站，其中所述總線站(14；15；23)包含另外一個接口，用於讀取由所述總線監控裝置(30)檢測到的監控數據，以由一個外部分析系統進一步處理。
13.如前述任一權利要求中所述的總線站，其中所述總線監控裝置(30)包含一個屏幕(21)或顯示器，用於對監控數據進行可視化顯示。
14.如權利要求10中所述的總線站，其中所述監控數據可以在線分析。
15.如權利要求10中所述的總線站，其中所述監控數據可以離線分析。
16.如權利要求1或11中所述的總線站，其中所述總線監控裝置(30)自動把獲得的監控數據傳送到其他總線站(14；15；23)或傳送到一個分析系統。
17.如前述任一權利要求中所述的總線站，其中所述總線站是傳感器(14)或執行器(15)。
18.如權利要求1-16中任一所述的總線站，其中所述總線站是一個控制單元(23)，用於讀入傳感器元件的過程數據，並把過程數據輸出到執行器元件。
19.如權利要求18中所述的總線站，其中所述控制單元(23)是一個存儲器可編程控制器。
20.如權利要求1-16中任一所述的總線站，其中所述總線站是一個連接兩個不同的總線系統(5；40)的網關(41)。
21.如權利要求1-16中任一所述的總線站，其中所述總線站是一個連接兩個相似的總線系統(5；40)的網橋。
22.一種網絡，具有—至少一個總線系統(5；40)，以及—至少一個根據前述任一個權利要求中所述的總線站(14；15；23)，其中所述網絡藉助於與所述總線站(30)相集成的所述總線監控裝置(14；15；23)被監控。
23.用於實現總線系統(5；40)的監控過程的方法，其中根據權利要求1-21中任一所述的總線站(14；15；23)與所述總線系統(5；40)相連接，並且總線系統(5；40)上承載的報文數據的監控在總線站(14；15；23)內完成。
24.如權利要求23中所述的方法，其中報文數據被記錄，並藉助於所述總線站(14；15；23)內的程序單元進一步處理。
全文摘要
本發明涉及一種總線站(14；15；23)，例如傳感器(14)、執行器(15)或網關(41)，除了它們的基本設備固有功能外，還能夠滿足次要功能，即總線監控功能。為了能實現所述次要功能，總線站(14；15；23)分別提供有總線監控裝置(30)，它允許訪問、記錄並進一步處理報文數據。本發明還涉及一種具有所述類型的總線站(14；15；23)的網絡，以及一種藉助於上述總線站(14；15；23)實現所述監控的方法。
文檔編號H04L12/26GK1669271SQ03816721
公開日2005年9月14日 申請日期2003年7月15日 優先權日2002年7月18日
發明者託馬斯·格羅斯, 弗裡德林·菲斯特 申請人:Vega格裡沙貝兩合公司