總線系統(tǒng)及用于操作此類總線系統(tǒng)的方法
【專利說明】總線系統(tǒng)及用于操作此類總線系統(tǒng)的方法
[0001]本發(fā)明涉及總線系統(tǒng)，該總線系統(tǒng)特別是用于監(jiān)視和/或控制火災(zāi)報(bào)警、滅火和/或減氧系統(tǒng)的組件的總線系統(tǒng)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于操作此類總線系統(tǒng)的方法。
[0002]火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的任務(wù)是盡可能早地檢測火災(zāi)，并觸發(fā)信號(hào)和通知，使得能夠發(fā)起合適的措施。從而，為了在火災(zāi)的情況下，確保適當(dāng)?shù)男盘?hào)發(fā)送能夠及時(shí)發(fā)生，功能可靠對于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是很必要的。
[0003]通常出現(xiàn)的情況是，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)不僅被設(shè)計(jì)成發(fā)送火災(zāi)危險(xiǎn)信號(hào)，還被設(shè)計(jì)來檢測火災(zāi)危險(xiǎn)，且甚至被設(shè)計(jì)來在合適的時(shí)候采取合適的措施。因此火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)通常由許多相互連接的組件組成，如自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警器、手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警器、聲學(xué)或光信號(hào)發(fā)送設(shè)備或者滅火系統(tǒng)組件。這些組件通過一個(gè)或多個(gè)傳輸路徑連接至中央火災(zāi)報(bào)警控制面板。
[0004]為了此目的，使用環(huán)形總線系統(tǒng)連接火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的組件至中央火災(zāi)報(bào)警控制面板和/或在防火領(lǐng)域中已知的控制單元。能夠看出環(huán)形總線的優(yōu)勢在于即使在短路或開路的情況下，所有連接的總線節(jié)點(diǎn)也能繼續(xù)保持對控制單元響應(yīng)。
[0005]在本文中，引用印刷公開的EP1363261A1，其公開了危險(xiǎn)報(bào)警系統(tǒng)的環(huán)形總線系統(tǒng)。
[0006]但是，在防火領(lǐng)域中，從現(xiàn)有技術(shù)已知的環(huán)形總線系統(tǒng)表現(xiàn)出由于總線系統(tǒng)的帶寬受限而導(dǎo)致的在實(shí)際使用中的缺點(diǎn)。受限的帶寬引起所有連接至環(huán)形總線系統(tǒng)的組件的(比如用于狀態(tài)輪詢(報(bào)警/故障狀態(tài))的)典型查詢時(shí)間總計(jì)為幾秒。在線路失效后，用于環(huán)形總線系統(tǒng)的典型重啟時(shí)間是在I至5分鐘的范圍內(nèi)。
[0007]盡管根據(jù)EN54-13標(biāo)準(zhǔn)(2005年8月)，這些響應(yīng)時(shí)間對于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)行是完全足夠的，但該響應(yīng)時(shí)間不適用于以足夠的分辨率或采樣來檢測連接至總線系統(tǒng)的傳感器(例如減氧系統(tǒng)的氣體傳感器)的模擬值。按照如EN 12094-1或VdS 2496，現(xiàn)有技術(shù)中已知的環(huán)形總線系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間也不滿足用于滅火系統(tǒng)的電氣控制和延遲設(shè)備(ECD)的基于時(shí)間的要求。
[0008]以這些問題為基礎(chǔ)，本發(fā)明基于上述總線系統(tǒng)和從現(xiàn)有技術(shù)中已知的總線系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展的任務(wù)，達(dá)到在確保所有總線節(jié)點(diǎn)即使在開路的情況下也為連續(xù)可訪問性的同時(shí)，能提改進(jìn)總線系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的目的。此外，詳細(xì)說明了對應(yīng)的用于操作這樣的總線系統(tǒng)的方法。
[0009]對于總線系統(tǒng)，這個(gè)任務(wù)被獨(dú)立權(quán)利要求1的主題所解決，并且對于所述方法，這個(gè)任務(wù)被獨(dú)立權(quán)利要求8的主題所解決。本發(fā)明方案的優(yōu)選的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中表明。
[0010]相應(yīng)地，特別地提出了總線系統(tǒng)，該總線系統(tǒng)包括控制單元(也稱為回路控制器)，以及至少一個(gè)且優(yōu)選地多個(gè)作為總線節(jié)點(diǎn)連接至總線系統(tǒng)中的外圍設(shè)備。這些外圍設(shè)備(總線節(jié)點(diǎn))在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的特定組件中，且特別包含火災(zāi)報(bào)警器、報(bào)警設(shè)備(如根據(jù)EN54-系列標(biāo)準(zhǔn))、用于激活滅火系統(tǒng)的閥門以及(如根據(jù)EN12094-系列標(biāo)準(zhǔn)的)滅火系統(tǒng)組件的傳感器反饋組件，而且還包含例如傳感器，特別是減氧系統(tǒng)的氣體傳感器，比如氧氣傳感器。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，總線系統(tǒng)的控制單元優(yōu)選為連接至中央火災(zāi)報(bào)警控制面板，其包括至少兩個(gè)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)通信接口(下文中也稱為“端口”)，從而該至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口中的每個(gè)數(shù)據(jù)通信接口分別被設(shè)計(jì)成發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
[0012]每個(gè)外圍設(shè)備(總線節(jié)點(diǎn))包括所謂的總線耦合器，借助于總線耦合器外圍設(shè)備(總線節(jié)點(diǎn))連接至總線系統(tǒng)。為了這個(gè)目的，每個(gè)總線耦合器具有至少兩個(gè)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)通信接口(端口)，每個(gè)數(shù)據(jù)通信接口例如與控制單元的數(shù)據(jù)通信接口一樣被設(shè)計(jì)成發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
[0013]在本發(fā)明的總線系統(tǒng)中，控制單元和連接至總線系統(tǒng)的單個(gè)外圍設(shè)備的總線耦合器通過它們各自的數(shù)據(jù)通信接口和對應(yīng)的兩點(diǎn)連接來連接在一起以形成環(huán)形拓?fù)?。單個(gè)兩點(diǎn)連接組成獨(dú)立總線線段，獨(dú)立總線線段的至少部分能夠被設(shè)計(jì)為有線的和/或光的數(shù)據(jù)傳輸信道。
[0014]于此使用的術(shù)語“環(huán)形拓?fù)洹鄙婕熬W(wǎng)絡(luò)或連接結(jié)構(gòu)，其中，在一個(gè)兩點(diǎn)連接中，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在各種情況下彼此連接以形成閉合環(huán)路。發(fā)送的數(shù)據(jù)(信息)，例如從控制單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，在環(huán)形拓?fù)渲袕墓?jié)點(diǎn)中繼到節(jié)點(diǎn)直到到達(dá)其目的地點(diǎn)。從而每個(gè)總線節(jié)點(diǎn)能夠同時(shí)作為所謂的“中繼器”工作，因此能夠?qū)崿F(xiàn)大距離的橋接。
[0015]本發(fā)明的方案特別地提供了每個(gè)單個(gè)總線節(jié)點(diǎn)(外圍設(shè)備)的每個(gè)總線耦合器被配置成通過該總線耦合器的至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口的其他數(shù)據(jù)通信接口直接地和無延遲地發(fā)送并因而轉(zhuǎn)發(fā)由控制單元所發(fā)送且在總線耦合器的至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口中的一個(gè)數(shù)據(jù)通信接口接收的數(shù)據(jù)。換句話說，每個(gè)總線節(jié)點(diǎn)無任何延遲地轉(zhuǎn)發(fā)所接收的數(shù)據(jù)至其他總線節(jié)點(diǎn)。
[0016]本發(fā)明的方案特別地提供了每個(gè)總線節(jié)點(diǎn)(外圍設(shè)備)的總線耦合器被配置成一般地(特別是響應(yīng)于之前從控制單元接收的總線節(jié)點(diǎn)編址數(shù)據(jù)或命令)通過總線耦合器的至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口在反向環(huán)形拓?fù)涞姆较蛏习l(fā)送數(shù)據(jù)至控制單元。換句話說，當(dāng)總線系統(tǒng)的控制單元發(fā)送數(shù)據(jù)(特別是具有確認(rèn)/響應(yīng)請求的數(shù)據(jù))至特定總線節(jié)點(diǎn)時(shí)，在環(huán)形拓?fù)涞膬蓚€(gè)方向發(fā)送該總線節(jié)點(diǎn)的返回或響應(yīng)信號(hào)至控制單元。
[0017]本發(fā)明的方案的可獲得的有益效果特別是能夠在操作期間以及重啟系統(tǒng)時(shí)，從總線系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)的響應(yīng)時(shí)間(相比于現(xiàn)有技術(shù)已知方案)的提高中看出。同時(shí)，保證了即使在開路的情況下，控制單元將仍能與所有總線節(jié)點(diǎn)通信。
[0018]為了這個(gè)目的，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了單個(gè)總線節(jié)點(diǎn)的總線耦合器，該總線耦合器包括發(fā)送/接收切換單元，該發(fā)送/接收切換單元被設(shè)計(jì)為優(yōu)選地自動(dòng)檢測至少在總線耦合器的至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口中的一個(gè)數(shù)據(jù)通信端口接收的數(shù)據(jù)的開始，并且優(yōu)選為在檢測到在總線耦合器的至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口中的一個(gè)數(shù)據(jù)通信接口的數(shù)據(jù)接收的開始時(shí)，自動(dòng)連接各個(gè)數(shù)據(jù)通信接口的接收線路至其他數(shù)據(jù)通信接口的發(fā)送線路。
[0019]這樣做保證了在控制單元和外圍設(shè)備之間的快速響應(yīng)通信和無延遲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0020]本發(fā)明總線系統(tǒng)的后面引用的發(fā)展的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)提供了發(fā)送/接收切換單元優(yōu)選地包括邏輯模塊和/或微控制器。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，前面引用的總線耦合器的發(fā)送/接收切換單元或控制單元分別被設(shè)計(jì)成優(yōu)選為自動(dòng)檢測至少在至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口中的一個(gè)數(shù)據(jù)通信接口的數(shù)據(jù)接收的結(jié)束，并在檢測到數(shù)據(jù)接收的結(jié)束時(shí)，斷開各個(gè)數(shù)據(jù)通信接口的接收線路至各個(gè)其他數(shù)據(jù)通信接口的發(fā)送線路的連接。
[0022]為了不僅能保證無延遲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，還能直接與總線系統(tǒng)的總線節(jié)點(diǎn)通信，本發(fā)明的另一方面提供了至少一個(gè)總線節(jié)點(diǎn)，其包括總線耦合器外部的處理單元，該處理單元由邏輯模塊和/或微控制器形成?？偩€耦合器的發(fā)送/接收單元進(jìn)一步被設(shè)計(jì)成優(yōu)選為當(dāng)在總線耦合器的至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口的所述一個(gè)數(shù)據(jù)通信接口處檢查到數(shù)據(jù)接收的開始時(shí)，自動(dòng)連接數(shù)據(jù)通信接口的接收線路到處理單元的接收線路。
[0023]為了確保本發(fā)明的總線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一開始時(shí)所述的數(shù)據(jù)通信，在上述實(shí)施方式的進(jìn)一步發(fā)展中，總線耦合器的處理單元被設(shè)計(jì)成控制總線耦合器的發(fā)送/接收切換單元，使得處理單元的發(fā)送線路連接至總線耦合器的第一和/或第二數(shù)據(jù)通信接口的發(fā)送線路。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，總線節(jié)點(diǎn)的處理單元被設(shè)計(jì)為控制總線耦合器的發(fā)送/接收切換單元以便禁止總線耦合器的至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口的一個(gè)數(shù)據(jù)通信接口的接收線路自動(dòng)連接總線耦合器的至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口的另一數(shù)據(jù)通信接口的發(fā)送線路。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的總線系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)，總線系統(tǒng)的控制單元特別地通過至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口中的僅一個(gè)數(shù)據(jù)通信接口發(fā)送數(shù)據(jù)(特別是總線節(jié)點(diǎn)編址數(shù)據(jù)或命令)至各個(gè)總線節(jié)點(diǎn)。在另一方面，每個(gè)總線節(jié)點(diǎn)一般通過其至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口發(fā)送數(shù)據(jù)至控制單元，并在反向環(huán)形拓?fù)涞姆较蜻M(jìn)行該操作。從而，總線節(jié)點(diǎn)特別地響應(yīng)于之前從控制單元接收的數(shù)據(jù)或命令發(fā)送數(shù)據(jù)至控制單元，以及相應(yīng)編址。
[0026]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了總線系統(tǒng)的控制單元以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)初始化的目的，首先識(shí)別連接至總線系統(tǒng)的各個(gè)總線節(jié)點(diǎn)，然后向所識(shí)別的總線節(jié)點(diǎn)分配特定地址，特別是總線ID0，
[0027]根據(jù)本發(fā)明，本方案能實(shí)現(xiàn)的實(shí)質(zhì)的有益效果特別能在能自動(dòng)檢測環(huán)形拓?fù)涞膬牲c(diǎn)連接(總線線段)中故障(特別是中斷)的系統(tǒng)中看出。例如，當(dāng)總線節(jié)點(diǎn)通過總線系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)至控制單元且控制單元的至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口中的僅一個(gè)數(shù)據(jù)通信接口接收所述數(shù)據(jù)時(shí)，上述情況會(huì)發(fā)生。
[0028]替代于此地或附加于此地，當(dāng)控制單元經(jīng)至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口中的僅一個(gè)數(shù)據(jù)通信接口發(fā)送帶有確認(rèn)/響應(yīng)請求的數(shù)據(jù)至總線節(jié)點(diǎn)，且盡管有確認(rèn)/響應(yīng)請求，控制單元通過其至少兩個(gè)數(shù)據(jù)通信接口的至少一個(gè)數(shù)據(jù)通信接口沒有從期望的總線節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)能推斷出總線節(jié)點(diǎn)的故障。
[0029]總線系統(tǒng)的初始化，例如是在系統(tǒng)的初始啟動(dòng)時(shí)或在連接至總線系統(tǒng)的外圍