VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR WAHLWEISEN UMSCHALTUNG ZWEIER MASTER FüR ZUGEORDNETE SLAVES IN EINER LOGISCHEN RINGSCHALTUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur wahlweisen Umschaltung von mindestens zwei Mastern für mindestens einen zugeordneten Slave. Die Erfindung betrifft insbesondere 5 eine Vorrichtung zur wahlweisen Umschaltung von mindestens zwei Mastern für mindestens einen zugeordneten Slave, wobei jeweils einer der mindestens zwei Master und die Slaves durch mindestens eine logische Ringschaltung über ein Bussystem verbunden sind, wobei ein Umschalter vorgesehen ist, der wahlweise den jeweils sich aktiv in der Ringschaltung befindlichen Master gegen einen anderen der mindestens zwei Master in0 der Ringschaltung austauscht.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur wahlweisen Umschaltung von mindestens zwei Mastern für mindestens einen zugeordneten Slave. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur wahlweisen Umschaltung von mindestens zwei Mastern für mindestens einen zugeordneten Slave, wobei jeweils einer der mindestens zwei Master und5 die Slaves durch mindestens eine logische Ringschaltung über ein Bussystem verbunden sind, wobei ein Umschalter vorgesehen ist, der wahlweise den jeweils sich aktiv in der Ringschaltung befindlichen Master gegen einen anderen der mindestens zwei Master in der Ringschaltung austauscht.

Das SERCOS (SErial Real Time COmmunication System) Interface ist eine weltweit nach0 IEC 61491 und EN 61491 genormte digitale Schnittstelle zur Kommunikation zwischen Steuerungen, Antrieben und anderen dezentralen Peripheriegeräten. Hiermit lassen sich numerisch gesteuerte Hochleistungsantriebsapplikationen im Maschinenbau realisieren. Dabei ist der SERCOS Umschalter eine Netzwerkkomponente für das SERCOS Interface. Das SERCOS Interface ist ein ringförmiger Feldbus für elektrische Antriebe. Dabei kom-5 munizieren eine Mastersteuerung, auch kurz Master genannt, und mehrere Slaves über eine Leitung, beispielsweise über eine optische Leitung (SERCOS I ₁ II) oder eine Kupferleitung (SERCOS III) miteinander. Die Slaves stellen die Busankopplung für die Antriebe

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von Unterstationen dar. Um eine ringförmige struktur aufbauen zu können, verfügt der Master und jeder Slave über mindestens einen Sender und einen Empfänger.

Das SERCOS Interface spezifiziert eine streng hierarchische Kommunikation mit den Daten in Form von Datenblöcken, den sogenannten Telegrammen, die in zeitlich konstanten Zyklen (Zyklusphase, cycle phase, CP) zwischen dem Master und den mehreren Slaves ausgetauscht werden. Dabei sei die zeitliche Länge einer einzelnen der konstanten Zyklusphasen mit T _c abgekürzt. Die Zykluszeit T _c wird bei der Initialisierung des Masters gewählt und bleibt üblicherweise so lange erhalten wie dieser Master aktiv in der Ringschaltung ist. Der Master sendet mit einem unabhängigen Sendeschrittakt entweder TeIe- gramme oder speist Füllzeichen in den Ring ein. Die Slaves reichen entweder ihre Eingangssignale an die nächsten Teilnehmer in der Ringschaltung weiter oder sie senden ihr eigenes Telegramm. Der Master reicht sein Eingangssignal nicht weiter. Jedes Telegramm beginnt und endet mit einer Telegrammbegrenzung.

Der Kommunikationszyklus des SERCOS Interface ist in fünf Phasen unterteilt: CPO, CP1 , CP2, CP3 und CP4. Jeder Zyklus wird durch ein Master-Synchronisationstelegramm (MST) gestartet, das zur Vorgabe der Kommunikationsphase' und der Zeitreferenz dient. Durch die Ringstruktur des Systems erhalten alle angeschlossenen Knoten dieses Telegramm nacheinander. Damit erreicht SERCOS zwar Synchronität, aber keine Gleichzeitigkeit, da es einen zeitlichen Versatz zwischen den Teilnehmern der Ringschaltung gibt. An das Master-Synchronisationstelegramm schließen sich die Antriebstelegramme an, diei von den einzelnen Slaves gesendet werden. Nachdem beim Master alle Antriebstelegramme vorliegen, sendet dieser an alle Slaves ein Master-Datentelegramm. Exakt nach Ablauf der Zykluszeit T _c startet der Master den nächsten Zyklus mit dem Master- Synchronisationstelegramm. Somit kennt das SERCOS Interface die folgenden Synchro- nisationsarten: Bitsynchronitat, Synchronisation der Kommunikation und die Synchronisation der Datenverarbeitung in den Slaves.

Für Testzwecke und bei der Inbetriebnahme von Antrieben und Steuerungen ist es oft notwendig, einen weiteren Master anzuschließen. Um die Slaves mit einem anderen Master zu betreiben, ist es erforderlich, die Verbindung zwischen dem alten Master und dem ersten und gegebenenfalls dem letzten Slave aufzutrennen, und eine Verbindung mit dem neuen Master herzustellen. Dazu werden die Slaves in einen definierten Zustand beziehungsweise in eine definierte Phase gebracht, genauer, in die Kommunikationsphase CPO, und die Antriebe der Slaves werden heruntergefahren. Anschließend können die

S'.avsε vom πεuen Master wieder initialisiert werden. Wenn dies von Manά durch Umstecken der faseroptischen Kabel erfolgt, sind Beschädigungen an Kabeln und Geräten sowie Undefinierte Zustände der Slaves nicht zu vermeiden.

Um das oben genannte Problem zu lösen, ist es Stand der Technik, opto-mechanische Umschaltungen zu verwenden. Hierfür sind am Markt Lösungen erhältlich, beispielsweise der Optical A/B Switch OS 3121 der Firma LuxLink gemäß http://www.luxlink.com/products/os-3121.htm sowie der Quick Switch 4184 Fiber Optic der Firma Electro Standards Labarotories gemäß http://www.electrostandards.com/switches- fiberoptic.htm.

In der deutschen Patentanmeldung DE 198 15 097 A1 ist eine Busmasterumschalteinheit für ein grundsätzlich nichtredundantes Bussystem offenbart, an dem jeweils ein Busmaster aus einer Gruppe redundanter Busmaster betrieben wird. Die Umschalteinheit wird selbst am umzuschaltenden Bus betrieben, so dass folglich keine Sondersignale zum Umschalten der Busmaster erforderlich sind. Der jeweils aktive Master und die Antrie- be werden nicht in einer Ringschaltung betrieben sondern über eine Linientopolo- gie des Profibusses (Bussystem).

Eine an das SERCOS Interface angepasste Umschaltung inklusive Stecker, Protokoll, etc., ist so auf dem Markt nicht erhältlich. Die verfügbaren Geräte aus dem Stand der Technik unterstützen zum einen nicht das SERCOS-Protokoll bezüglich der Schnittstellen. Zum anderen sind bei der opto-mechanischen Lösung (SERCOS I, SERCOS II) Datenverluste und Fehler bei der Umschaltung im Betrieb unvermeidlich.

SERCOS III ist die dritte Generation der SERCOS Interface Reihe und kombiniert die Vorteile von SERCOS I und II, hochgenaue Synchronisierung digitaler Antriebe in Echtzeit vorwiegend innerhalb von lokalen Netzwerken, mit den Vorteilen der Ethernet-Physik und des Ethernet-Protokolls, schnellem Datenaustausch auch über weite Entfernungen und mehr Flexibilisierung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Umschaltung innerhalb mindestens einer logischen Ringschaltung zwischen mindestens zwei Mastern ermöglicht und für alle Generationen von SERCOS geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Weitere Vorteile ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen und der Beschreibung.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, das feh- lerfrei im Betrieb innerhalb mindestens einer logischen Ringschaltung zwischen mindestens zwei Mastern umschaltet und für alle Generationen von SERCOS eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 10 umfasst. Weitere Vorteile ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen und der Be- Schreibung.

Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur wahlweisen Umschaltung ist ein Master mit mindestens einem zugeordneten Slave durch mindestens eine logische Ringschaltung über ein Bussystem verbunden. Beispielsweise wird bei SERCOS I und Il eine physikalische und gleichzeitig auch logische Ringschaltung über optische Leitungen (bspw. Lichtwellenleiter) aufgebaut. Dahingegen kann bei SERCOS IM über das Ethernet sowohl eine physikalische Linientopologie oder eine Ringtopologie gegeben sein, beispielsweise über Kupferleitungen. Diese physikalische Linien- oder Ringtopologie bei einer SERCOS III Anwendung kann aufgrund der Duplexeigenschaften des Ethernets, also der bidirektionalen Signalweiterleitung, als einfache bzw. doppelte logische Ringschaltung im Sinne der SERCOS-Technologie verwendet werden, wie in den noch folgenden Beschreibung für die Figuren 14 bis 20 ausführlich erläutert wird.

Es ist ein Umschalter vorgesehen, der wahlweise den jeweils sich aktiv in der Ringschaltung befindlichen Master gegen einen anderen Master in der Ringschaltung austauscht. Der Umschalter ist dabei als Digitalschaltung realisiert. Bei der erfindungsgemäßen Vor- richtung ist also die Signalweiterleitung derart aufgebaut, dass ein abwechselnder Betrieb der Slaves mit zwei Mastern möglich ist.

Der Umschalter der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diverse Empfänger und Sender aus dem Stand der Technik, wie in der Beschreibung zu den Figuren 1 , 4 und 5 detailliert beschrieben, so dass der Umschalter mit jedem Master und mit jedem Slave in Ringschaltung schaltbar ist.

Um die S'gna'e der diversen Sender an die diversen Empfänger geordnet verbinden zu können, damit also beim Umschalten von dem einen auf den anderen Master keine Störungen des Busprotokolls und damit Fehlermeldungen entstehen, wird eine Digitalschaltung mit einem Multiplexer M4_1 und einem Demultiplexer D1_4 aus dem Stand der Technik eingesetzt, verbunden mit einem funktionalen Block, der mit dem Multiplexer und dem Demultiplexer über die Ringschaltung auf dem Bussystem kommuniziert (siehe Figuren 10 und 13). Der Multiplexer, der Demultiplexer und der funktionale Block sind in dem Umschalter der erfindungsgemäßen Vorrichtung integriert und mit dem jeweils aktiven Master und den Slaves in der Ringschaltung verbunden.

Mittels des funktionalen Blocks ist eine Zusatzfunktion „Flying Master" implementiert, durch die der Umschalter während des Wechsels zwischen den zwei Mastern den Zeitschlitz des Synchronisationstelegramms des zuletzt aktiven Masters übernimmt und während des Wechsels die Daten des zuletzt aktiven Masters blockiert und sein eigenes Synchronisationstelegramm an die Slaves weiterleitet. Nach dem Wechsel werden die Daten des nun aktiven Masters weitergeleitet.

Durch das Synchronisationstelegramm des Umschalters wird also der Wechsel in die Kommunikationsphase CPO und damit das Herunterfahren der Slaves ausgelöst. Dazu muss zuerst der zeitliche Abstand zwischen den Master-Synchronisationstelegrammen des zuletzt aktiven Masters bestimmt werden, was den Zuständen Detect_MST_x ent- spricht, „x" identifiziert dabei den jeweiligen Master, „1" steht beispielsweise für den ersten Master, „2" steht für den zweiten Master. Der Umschalter ist beispielsweise im Zustand Detect_MST_1 , wenn der zuletzt aktive Master der erste Master. In diesem Zustand werden die Signale des zuletzt aktiven Masters unverfälscht an die Slaves weitergeleitet. Ist der Zeitschlitz des Master-Synchronisationstelegramms (MST) bezüglich des zuletzt akti- ven Masters bestimmt, also der Zustand Detect_MST_x beendet, beginnt der Flying Master des Umschalters das „falsche" Master-Synchronisationstelegramm zu senden, was den Zuständen Send_MST_x entspricht, mit „x" wie oben beschrieben. Bezüglich des oben genannten Beispiels befindet sich das System dann im Zustand Send_MST_1. Dabei wird das Signal des zuletzt aktiven Masters blockiert und das Signal des Flying Mas- ters des Umschalters weitergeleitet. Der Zeitschlitz des MSTs des Flying Masters entspricht dem des zuletzt aktiven Masters. Nach einigen Kommunikationszyklen stoppt der Flying Master, das Master-Synchronisationstelegramm zu erzeugen, und die Signale des neuen Masters werden weitergeleitet, was den Zuständen Route_Master_x entspricht. Bezüglich des oben genannten Beispiels befindet sich das System dann im Zustand Rou-

LC_ιvι αoισι £. , iviαoici ucu cι oiσi ι ivi αoi^i ιι ι ι vii ivjoui iαi Lu n^ nun uwyυ" löst hat.

Die Erfindung offenbart auch ein Verfahren zur wahlweisen Umschaltung von mindestens zwei Mastern für mindestens einen zugeordneten Slave, wobei jeweils einer der mindes- tens zwei Master und die Slaves durch mindestens eine logische Ringschaltung über ein Bussystem verbunden sind. Es ist zusätzlich ein Umschalter vorgesehen, der wahlweise den jeweils sich aktiv in der Ringschaltung befindlichen Master gegen einen anderen Master in der Ringschaltung austauscht, vorzugsweise mit einem funktionalen Block wie oben erwähnt. Der Umschalter ist als Digitalschaltung realisiert. Die Verfahrensschritte werden in den nachfolgenden Figuren detailliert beschrieben.

Für SERCOS III bzw. Ethernet geeignete Ausführungsformen der Erfindung erfolgt die Signalweiterleitung bidirektional statt monodirektional. Entsprechend sind die Sender bzw. Empfänger als Duplex-Anschlüsse ausgestaltet, so dass die Sender bzw. Empfänger zugleich auch Empfänger bzw. Sender sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren werden nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen genauer erläutert. Gleiche Bauteile weisen dabei grundsätzlich gleiche, ganzzahlige Bezugszeichen auf und werden teilweise nicht mehrfach erläutert (siehe Bezugszeichenliste). Zusätzlich und ergänzend werden auch die für die SERCOS Netzwerk-Technologie gebräuchlichen alphanumerischen Ab- kürzungen verwendet (siehe Abschnitt „Abkürzungen"). Pfeile in den Figuren kennzeichnen sowohl Leitungen als auch Signale, die über die entsprechenden Leitungen gesendet werden.

Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Figur 1: eine schematische Darstellung des Aufbaus des optischen Feldbusses in einer Ringschaltung gemäß dem Stand der Technik;

Figur 2: eine schematische Darstellung des Kommunikationszyklus des SERCOS Interface mit seinen fünf Phasen gemäß dem Stand der Technik;

Figur 3: ein Diagramm über den zeitlichen Ablauf eines SERCOS Kommunikationszyklus nach dem Stand der Technik mit beliebiger Kommunikationsphase, betrach- tet am Sender des letzten Slaves;

Mgur 4: eine schemaiische Darstellung einei Riny&uhciituny mit zwei Mastern gemäß dem Stand der Technik;

Figur 5: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine Ringschaltung mit zwei Mastern und einem Umschalter;

Figur 6: eine schematische Darstellung einer opto-mechanischen Umschaltung gemäß dem Stand der Technik in einer Einstellung;

Figur 7: eine schematische Darstellung einer opto-mechanischen Umschaltung gemäß dem Stand der Technik in einer anderen Einstellung als Figur 6;

Figur 8: ein Diagramm über den zeitlichen Ablauf eines SERCOS Kommunikationszyk- lus mit beliebiger Kommunikationsphase CPx im Kommunikationszyklus n und der Kommunikationsphase CPO ab dem Kommunikationszyklus n+1, betrachtet am Sender des letzten Slaves für den Umschalter der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Figur 9: ein Zustandsdiagramm mit Zuständen und Signalen für eine einfache Umschal- tung;

Figur 10: ein digitales Prinzipschaltbild für eine Ausführungsform des Umschalters der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Multiplexer und einem Demultiplexer für eine einfache Umschaltung; ι

Figur 11 : ein Zustandsdiagramm zum Ablauf der Umschaltung zwischen zwei Mastern mit dem Umschalter der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine sichere Umschaltung;

Figur 12: ein Diagramm über den zeitlichen Ablauf eines Umschaltvorgangs mit beliebiger Kommunikationsphase CPx im Kommunikationszyklus n und der Kommunikationsphase CPO ab dem Kommunikationszyklus n+3, betrachtet am Sender des letzten Slaves für den Umschalter der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine sichere Umschaltung;

Figur 13: ein digitales Prinzipschaltbild für eine bevorzugte Ausführungsform des Umschalters der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Multiplexer, einem Demultiplexer und einem funktionalen Block für die sichere Umschaltung;

Figur 14: eine schematische Anschiusssichi einer einfachen SERCOS Ii! und Etherrset- geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Umschalter je einen Duplex-Anschluss zu je einem Master und je einen Duplex- Anschluss zu dem ersten Slave aufweist;

Figur 15: eine schematische übertragungskanalsicht der Schaltung nach Figur 14, wobei der erste Master aktiv ist;

Figur 16: eine schematische übertragungskanalsicht der Schaltung nach Figur 14, wobei der zweite Master aktiv ist;

Figur 17: eine schematische Anschlusssicht einer bevorzugten SERCOS IM und Ethernet- geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der

Umschalter je zwei Duplex-Anschlüsse zu je einem Master und je zwei Duplex- Anschlüsse zu den Slaves aufweist;

Figur 18: eine schematische übertragungskanalsicht der Schaltung nach Figur 17, wobei der erste Master aktiv ist;

Figur 19: eine schematische übertragungskanalsicht der Schaltung nach Figur 17, wobei der zweite Master aktiv ist; und

Figur 20: ein Zustandsdiagramm zum Ablauf der Umschaltung zwischen zwei Mastern mit dem Umsqhalter der einfachen bzw. bevorzugten SERCOS III und Ethernet- geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine si- chere Umschaltung.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus des Bussystems 5 in einer Ringschaltung 1 gemäß dem Stand der Technik. Es ist nur ein Master 2 und kein Umschalter 4 vorgesehen. Der Master 2 verfügt über einen optischen Sender 22 und einen optischen Empfänger 21. Jeder Slave 3 _j , j=1 , ..., n, verfügt über einen optischen Sender 32j und einen optischen Empfänger 31 _j . Der Sender 22 des Masters 2 sendet Signale an den Empfänger 3I ₁ des ersten Slave 3i. Der Sender 32i des ersten Slave 3τ sendet Signale an den Empfänger 31 ₂ des zweiten Slave 3 ₂ , der Sender 32 ₂ des zweiten Slave 3 ₂ sendet Signale an den Empfänger 31 ₃ des dritten Slave 3 ₃ , usw., ..., der Sender 32 _n- i des vorletzten Slave 3 _n- i sendet Signale an den Empfänger 31 _n des letzten Slave 3„. Die

Riπgεchaltuπg 1 wird geschlossen, indem der Sender 32 _n des letzten Slavc 3 _n Signale ars den Empfänger 21 des Masters 2 sendet.

Mit den Begriffen „erster Slave" und „letzter Slave" ist gemeint, dass der erste Slave als erster Slave dem Master folgt und der Master auf den letzten Slave in der Ringschaltung 1 folgt.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Kommunikationszyklus des SERCOS Il Interface mit seinen fünf Phasen CPO, CP1 , CP2, CP3 und CP4 (CPx, x = 0, 1...,4) gemäß dem Stand der Technik. In den Kommunikationsphasen CPO bis CP3 wird die Kommunikation initialisiert. In der Kommunikationsphase CP4 findet dann die zyklische Kom- munikation statt. Normalerweise kann von einer Kommunikationsphase CPx nur in die nächste höhere Kommunikationsphase CPx+1 gewechselt werden, mit x zwischen 0 und 3, dargestellt durch die Initialisierungs-Kommunikationspfade 60. CPO stellt dabei eine Ausnahme dar, denn in die Phase CPO kann von jeder anderen Kommunikationsphase CP1 , CP2, CP3 oder CP4 gewechselt werden, dargestellt durch die Failsafe- Kommunikationspfade 62. CPO kann daher als Failsafe-Zustand betrachtet werden, in dem die Slaves 3 _j heruntergefahren werden. Sind die Slaves 3, im Zustand CPO, erwarten sie keine Telegramme und die Kommunikation kann jederzeit neu initialisiert werden.

Figur 3 zeigt ein Diagramm über den zeitlichen Ablauf t eines SERCOS Il Kommunikationszyklus nach dem Stand der Technik mit beliebiger Kommunikationsphase CPx, x zwi- sehen 0 und 4, betrachtet am Sender des Senders 32„ des letzten Slaves 3 _n . Ein jeweiliger Kommunikationszyklus mit der Dauer T _c wird, wie oben beschrieben, nacheinander über den ersten Slave S ₁ bis zum letzen Slave 3„ gesandt.

Das Vorhandensein von Slave-Datentelegrammen, auch Antriebstelegramme (AT) genannt, und von Master-Datentelegrammen (MDT) ist von der Kommunikationsphase CPx abhängig. In der Kommunikationsphase CPx des n-ten Kommunikationszyklus nach Figur 3 laufen beispielsweise nach dem Master-Synchronisationstelegramm (MST-CPx) noch AT und MDT Telegramme nacheinander ab. Anschließend startet zum Zeitpunkt (n+1) ^* Tc der nächste Kommunikationszyklus mit einer Kommunikationsphase CPx mit dem Telegramm MST_CPx. Das einzige Telegramm, welches in jeder Kommunikationsphase CPx gesendet wird, ist das Master Synchronisationstelegramm (MST_CPx). Dieses Telegramm markiert den Beginn eines jeden Kommunikationszyklus und steuert den Wechsel der Slaves 3,, j=1 n, in eine andere Kommunikationsphase CPx innerhalb des jeweili-

gen Kommunikationszykius. Die Zykluszeit Tc i&t ait>υ duch der Zeitäbstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Master-Synchronisationstelegramme MST.

In der Kommunikationsphase CPO (CPx=CPO) wird nur das Master-Synchronisationstelegramm MST über das Bussystem 5 geschickt. Die Telegramme AT und MDT werden da- gegen während der Kommunikationsphase CPO nicht gesendet. Das MST in der Kommunikationsphase CPO dient dem aktuell aktiven Master 2, zur überprüfung der Ringschaltung 1 auf Geschlossenheit. Die Slaves 3, senden ihre Telegramme AT, noch nicht beziehungsweise nicht mehr. Die Slaves 3, (Antriebe) sind heruntergefahren. In dieser Phase erwarten die Slaves 3, keine Telegramme, auch nicht das MST. Es kann also eine beliebig lange Kommunikationspause entstehen.

Figur 4 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Ringschaltung 1. Im Unterschied zu Figur 1 sind hier zwei Master 2^ und 2 ₂ gemäß dem Stand der Technik vorgesehen. In der hier gezeigten Ausführungsform der Ringschaltung 1 ist noch kein Umschalter 4 dargestellt.

Jeder der beiden Master 2, , i=1 oder 2, verfügt über einen optischen Empfänger 21, und einen optischen Sender 22,. Wie in der Ausführungsform nach Figur 1 beschrieben, verfügt jeder Slave 3 _j , j=1, ..., n, über einen optischen Empfänger 31, und einen optischen Sender 32,. Je nach dem, welcher der Master 2, aktiv ist, sendet der Sender 22, des Masters 2, Signale an den Empfänger 3I ₁ des ersten Slave 3i. Der Sender 32i des ersten Slave S ₁ sendet Signale an den Erripfänger 31 ₂ des zweiten Slave 3 ₂ , der Sender 32 ₂ des zweiten Slave 3 ₂ sendet Signale an den Empfänger 31 ₃ des dritten Slave 3 ₃ , usw., ..., der Sender 32 _n- i des vorletzten Slave 3 _n- i sendet Signale an den Empfänger 31 „ des letzten Slave 3 _n . Die Ringschaltung 1 wird geschlossen, indem der Sender 32„ des letzten Slave 3„ Signale an den Empfänger 21, des aktiven Masters 2, sendet.

In der Darstellung nach Figur 4 ist der Master 2 _λ aktiv in der Ringschaltung 1 mit den Slaves 3, angeschlossen, dargestellt durch die durchgezogenen Linien. Dahingegen ist der Master 2 ₂ nicht an die Ringschaltung 1 angeschlossen. Der Master 2 ₁ soll gegen den Master 2 ₂ in der Ringschaltung 1 ausgetauscht werden können, dargestellt durch die gestrichelten Linien.

Um die Ringschaltung 1 des SERCOS Il Netzwerks ohne automatischen Umschalter 4 abwechselnd mit zwei Master-Steuerungen 2i und 2 ₂ zu betreiben, sind folgende Schritte notwendig: manuelles Herunterfahren des zuletzt aktiven Masters 2, und der Slaves 3,,

äbschaiteπ der SpaππuπySvβüsυryuny, Auftrennen der optischer) Verbindung mit dem zuletzt aktiven Masters2, , also Auftrennen der Verbindungen zu dem jeweiligen Empfänger 21, und Sender 22, des Masters 2„ Herstellen der optischen Verbindung mit dem jeweiligen anderen Empfänger 21, und anderen Sender 22, des zu aktivierenden anderen Masters 2, und Wiedereinschalten der Spannungsversorgung.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine Ringschaltung 1 mit zwei Mastern 2i und 2 ₂ und einem Umschalter 4. Dabei ist die zugrunde liegende Topologie mit dem Umschalter 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Der Umschalter 4 ist zwischen den Mastern 2 _λ und 2 ₂ ei- nerseits und den Slaves 3, andererseits angeordnet, so dass ein abwechselnder Betrieb der Slaves 3, mit den zwei Mastern 2, möglich ist.

Aus der Ringtopologie der Ringschaltung 1 ergeben sich für den Umschalter 4 folgende notwendigen Ein- und Ausgänge beziehungsweise Empfänger und Sender: je ein Empfänger 41, und Sender 42, pro Master 2, , ein Sender 43 für den ersten Slave S ₁ und ein Empfänger 44 für den letzten Slave 3 _n . Durch diese Empfänger und Sender aus dem Stand der Technik ist der Umschalter 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit jedem Master 2, und mit jedem Slave 3 _j in Ringschaltung 1 schaltbar, wie nachfolgend beschrieben wird.

Am Umschalter 4 ist für jeden Master 2, jeweils ein Empfänger 41, angeordnet, wobei der Umschalter 4 derart mit dem jeweiligen Master 2, verbunden ist, dass der jeweilige Sender 22, des jeweiligen Masters 2, Signale an den jeweiligen Empfänger 41, des Umschalters 4 senden kann.

Der Umschalter 4 umfasst darüber hinaus für jeden Master 2, jeweils einen Sender 42„ wobei der Umschalter 4 derart mit dem jeweiligen Master 2, verbunden ist, dass der jewei- lige Sender 42, des Umschalters 4 Signale an den jeweiligen Empfänger 21, des jeweiligen Masters 2, senden kann.

Der Umschalter 4 umfasst außerdem einen Sender 43, wobei der Umschalter 4 derart mit dem ersten Slave S ₁ verbunden ist, dass der Sender 43 des Umschalters 4 Signale an den Empfänger 3I ₁ des ersten Slave 3i senden kann.

Der umscnaiter 4 umfasst auch einen Empfänger 44, wobei der Umschalter 4 derart mit dem letzten Slave 31 „ verbunden ist, dass der Empfänger 44 des Umschalters 4 Signale von dem Sender 32 _n des letzten Slave 3„ empfangen kann.

Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung des Prinzips einer opto-mechanischen Um- Schaltung 40 gemäß dem Stand der Technik in einer Einstellung. Solch eine opto- mechanische Umschaltung 40 kann in einer Ringschaltung 1 gemäß Figur 4 verwendet werden. In der Einstellung gemäß Figur 6 ist der erste Master 2 ₁ aktiv in der Ringschaltung 1 mit den Slaves 3 _j , indem der Empfänger 2I ₁ des ersten Masters 2 _λ mit dem Sender 32 _n des letzten Slaves 3 _n verbunden ist, dadurch dass der Empfänger 44 des Umschalters 4 mit dem Sender λ2 _λ des Umschalters 4 verbunden ist, und indem der Sender 22 ₁ des ersten Masters 2 _λ mit dem Empfänger 3I ₁ des ersten Slave S ₁ verbunden ist, dadurch dass der Empfänger 4I ₁ des Umschalters 4 mit dem Sender 43 des Umschalters 4 verbunden ist. Eine opto-mechanische Kopplung 20 ist entsprechend eingestellt, dass der erste Master 2 ₁ über das Bussystem 5 aktiv in der Ringschaltung 1 mit den Slaves 3 _j ist.

Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer opto-mechanischen Umschaltung 40 gemäß dem Stand der Technik in einer anderen Einstellung als Figur 6. In der Einstellung gemäß Figur 7 ist der zweite beziehungsweise weitere Master 2 ₂ aktiv in der Ringschaltung 1 mit den Slaves 3,, indem der Empfänger 21 ₂ des zweiten beziehungsweise weiteren Masters 2 ₂ mit dem Sender 32 _n des letzten Slaves 3 _n verbunden ist, dadurch dass der Empfänger 44 des Umschalters 4 mit dem Sender 42 ₂ des Umschalters 4 verbunden ist, und indem der Sender 22 ₂ des zweiten beziehungsweise weiteren Masters 2 ₂ mit dem Empfänger 3I ₁ des ersten Slave S ₁ verbunden ist, dadurch dass der Empfänger 41 ₂ des Umschalters 4 mit dem Sender 43 des Umschalters 4 verbunden ist. Die opto- mechanische Kopplung 20 gemäß Figur 6 ist nun anders und derart eingestellt, dass der zweite beziehungsweise weitere Master 2 ₂ über das Bussystem 5 aktiv in der Ringschaltung 1 mit den Slaves 3, ist.

Figur 8 zeigt ein Diagramm über den zeitlichen Ablauf eines SERCOS Kommunikationszyklus mit beliebiger Kommunikationsphase CPx im Kommunikationszyklus n und der Kommunikationsphase CPO ab dem Kommunikationszyklus n+1, betrachtet am Sender 32 _n des letzten Slaves 3 _n . Um die Slaves 3, herunterzufahren, detektiert der Umschalter 4 den Zeitschlitz des MST, welches vom gerade aktiven Master 2, gesendet wird. Daraufhin beendet der Umschalter 4 zu Beginn des neuen Kommunikationszyklus n+1 die Signalweiterleitung für den aktiven Master 2, und sendet sein eigenes MST im Zeitschlitz des

zuletzt aKtiven Masters 2„ mii weichem er in die Kommünikationsphase CPO ^% ,vεchεe!t und die Slaves 3 _j für eine erneute Initialisierung durch den neu zu aktivierenden, anderen Master 2, vorbereitet.

Figur 9 zeigt ein Zustandsdiagramm mit Zuständen 200, dargestellt als Ellipsen, und Sig- nalen, dargestellt als Pfeile, für eine einfache Umschaltung. Für die einfache Umschaltung sind nur zwei Zustände 200 „Route_Master_1" und „Route_Master_2" notwendig. Für eine sichere Umschaltung sind darüber hinaus vier weitere Zustände 200 notwendig, wie für Figur 11 später beschrieben wird. Im Zustand 200 „Route_Master_1" werden die Signale 122i vom ersten Master 2, an den ersten Slave 3i beziehungsweise die Signale 132 des letzten Slave 3 _n an den ersten Master 1 _λ weitergeleitet. Durch ein Umschaltsignal 10

(Switch-Signal) wird direkt in den Zustand 200 „Route_Master_2" beziehungsweise „Rou- te_Master_1" gewechselt. Im Zustand 200 „Route_Master_2" werden die Signale 122 ₂ vom zweiten Master 2 ₂ an den ersten Slave S ₁ beziehungsweise die Signale 132 des letzten Slave 3 _n an den zweiten Master 2 ₂ weitergeleitet.

Bei einer einfachen Umschaltung gemäß Figur 9 können Fehlerzustände der Slaves 3, bei der Umschaltung zwischen den mindestens zwei Mastern 2, nicht immer vermieden werden.

Figur 10 zeigt ein digitales Prinzipschaltbild für eine Ausführungsform des Umschalters 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer einfachen Umschaltung. Um die Signale geordnet verbinden zu können, wird eine Digitalschaltung mit einem Multiplexer 6 in einer Ausgestaltung als M4_1 Multiplexer sowie mit einem Demultiplexer 7 in einer Ausgestaltung als D1_4 Demultiplexer aus dem Stand der Technik eingesetzt. Die Eingänge 61 ₃ und 61 ₄ des Multiplexers 6 und die beiden Ausgänge 72 ₃ und 72 ₄ des Demultiplexers 7 werden für die Ausführungsform gemäß Figur 10 nicht benötigt, da sie für die Funktion des Umschalters 4 irrelevant sind.

Der Multiplexer 6 ist für die Signalweiterleitung vom jeweils aktiven Master 2, an den ersten Slave S ₁ und der Demultiplexer 7 für die Signalweiterleitung vom letzten Slave 3 _n an den jeweils aktiven Master 2, zuständig. Ein funktionaler Block 11 des Umschalters 4 ist zwischen dem Multiplexer 6 und dem Demultiplexer 7 geschaltet. Der funktionale Block 11 registriert an einem Eingang 13 ein Umschaltsignal 10 und sendet daraufhin an seinem Ausgang 15 ein Kontrollsignal 100 (Routing-Steuersignal Sig_Route _m t), das aus zwei Bits besteht. Dabei toggelt der funktionale Block 11 über seinen Ausgang 15 und weiter über

einen Datenknotenpunkt o/ das niederweflige Bit des Kontroiisignals 100 und sendet das Kontrollsignal 100 an den Eingang 63 des Multiplexers 6 und an den Eingang 73 des De- multiplexers 7. Der Wert des höherwertigen Bits des Kontrollsignals 100 ist für die Ausführungsform der Vorrichtung mit der einfachen Umschaltung gemäß Figur 10 irrelevant. Das höherwertige Bit des Kontrollsignals 100 ist jedoch für die Ausführungsform mit der sicheren Umschaltung relevant (siehe Figur 13). Jeweils einer der zwei möglichen Werte für den Wert des niederwertigen Bits des Kontrollsignals 100 steht für die einfache Umschaltung vom ersten Master 2 _λ auf den zweiten Master 2 ₂ , in der Ausführungsform nach Figur 10 ist das der Wert „0". Umgekehrt steht der andere der beiden Werte des niederwertigen Bits des Kontrollsignals 100 für die einfache Umschaltung vom zweiten Master 2 ₂ auf den ersten Master 2 _U in der Ausführungsform nach Figur 10 ist das der Wert „1".

Als aktiver Master 2, wird derjenige Master 2i oder 2 ₂ bezeichnet, für den die Signalweiterleitung erfolgt. Die Signalweiterleitung wird durch das Umschaltsignal 10 festgelegt und erfolgt wie in den Wahrheitstabellen 1 und 2 dargestellt.

Gemäß Figur 5 ist der Sender 43 des Umschalters 4 für die Weiterleitung des Signals 131 vom Umschalter 4 an den ersten Slave 3i zuständig und die Eingänge 41, sind für den Empfang der Signale 122, des Umschalters 4 vom jeweiligen Master 2, zuständig. Gemäß Figur 10 ist der Sender 43 insbesondere der Ausgang des Multiplexers 6 des Umschalters 4 und die Eingänge 41, sind zwei von vier Eingängen des Multiplexers 6 des Umschalters 4. Für die Signalweiterleitung bei der einfachen Umschaltung vom jeweils aktiven Master 2, über den Sender 43 des Multiplexers 6 zum ersten Slave 3i gilt die folgende Wahrheitstabelle 1 :

Kontroiisignai iOO Siynai i -i-ii vυn i Oiyi iai ι ^.-i ₂ vυi u ; an Eingang 63 = ersten Master 2 _λ ten Master 2 ₂ 122 ₂ vom zweiten

„01" Master 2 ₂

Gemäß Figur 5 ist der Empfänger 44 des Umschalters 4 für den Empfang des Signals 132 des Umschalters 4 vom letzten Slave 3„ zuständig und die Sender 42, des Umschalters 4 sind für die Weiterleitung der jeweiligen Signale 121, an die jeweiligen Master 2, zuständig. Gemäß Figur 10 ist der Empfänger 44 insbesondere der Eingang des Demultiplexers 7 des Umschalters 4 und die Sender 42, sind zwei von vier Ausgängen des Demultiplexers 7 des Umschalters 4. Für die Weiterleitung des Signals 132 vom letzten Slave 3„ über den Empfänger 44 des Demultiplexers 7 zum jeweils aktiven Master 2, gilt die folgende Wahrheitstabelle 2:

Im Folgenden wird eine einfache Umschaltung von Master 2^ auf Master 2 ₂ mittels des Umschalters 4 der einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 10 dargestellt. Bei einer einfachen Umschaltung von Master 2 _λ auf Master 2 ₂ ist der Ausgangszustand 200 „Route_Master_1" nach Figur 9. In diesem Zustand 200 hat das Kontrollsignal 100 am Eingang 63 des Multiplexers 6 den Wert „00". Der Multiplexer 6 ist so konfiguriert, dass er die Signale 122τ vom ersten Master 2i als Signal 131 zum ersten

Slave 3i unter der Bedingung, dass das Kontroiisignai 100 den Wert „00" hat, gemäß Zεi- Ie Z1 der Wahrheitstabelle 1 weiterleitet. Der Demultiplexer 7 ist so konfiguriert, dass er die Signale 132 vom letzten Slave 3 _n als Signal 12I ₁ zum ersten Master 2^ ebenfalls unter der Bedingung, dass das Kontrollsignal 100 den Wert „00" hat, gemäß Zeile Z1 der Wahr- heitstabelle 2 weiterleitet.

Ein Umschaltsignal 10 (Switch-Signal) am Switch-Eingang 13 des funktionalen Blocks 11 wird durch den oberen Pfeil 10 im Zustandsdiagramm der Figur 9 dargestellt und löst einen Zustandsübergang in den Zustand 200 „Route_Master_2" gemäß Figur 9 aus.

Der Endzustand 200 ist „Route_Master_2". In diesem Zustand 200 hat das Kontrollsignal 100 am Eingang 63 des Multiplexers 6 den Wert „01". Der Multiplexer 6 ist so konfiguriert, dass er die Signale 122 ₂ vom zweiten Master 2 ₂ als Signal 131 zum ersten Slave 3i unter der Bedingung, dass das Kontrollsignal 100 den Wert „01" hat, gemäß Zeile Z2 der Wahrheitstabelle 1 weiterleitet. Der Demultiplexer 7 ist so konfiguriert, dass er die Signale 132 vom letzten Slave 3 _n als Signal 121 ₂ zum zweiten Master 2 ₂ ebenfalls unter der Bedin- gung, dass das Kontrollsignal 100 den Wert „01" hat, gemäß Zeile Z2 der Wahrheitstabelle 2 weiterleitet.

Figur 11 zeigt ein Zustandsdiagramm zum Ablauf der Umschaltung zwischen den zwei Mastern 2 _X , x = 1 oder 2, mit dem Umschalter 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine sichere Umschaltung. Für die sichere Umschaltung von Master 2i auf Master 2 ₂ und umgekehrt sind sechs Zustände 200 notwendig. Es sei der Master 2 _X bei der nachfolgen- den Beschreibung zu Figur 11 der aktuell aktive Master und Master 2 _y der zu aktivierende Master.

Der Umschalter 4 (nicht dargestellt in Figur 11) befindet sich zunächst im Zustand 200 „Route_Master_x" für die Signalweiterleitung des jeweils aktiven Masters 2 _X zum ersten Slave 3i beziehungsweise vom letzten Slave 3 _n zum Master 2 _X , analog wie oben bereits ausführlich bei Figur 9 beschrieben.

Während des Zustande 200 „Route_Master_x" wird ein Umschaltsignal 10 an den funktionalen Block 11 des Umschalters 4 (siehe Figur 13) ausgelöst. Im Unterschied zur einfachen Umschaltung wird bei der sicheren Umschaltung beim Auslösen des Umschaltsig- nals 10 nicht direkt in den Zustand 200 „Route_Master_y" gewechselt, sondern davor in zwei weitere Zustände 200 „Detect_MST_x" und „Send_MST_CP0_x", wie nachfolgend

ausführlich beschrieben wird. Das Umschäitsignäl 10 löst einen übergang des Zustande 200 von „Route_Master_x" zu „Detect_MST_x" aus.

Der Zustand 200 „Detect_MST_x" ist sowohl für die Signalweiterleitung des Masters 2 _X zum ersten Slave 3i beziehungsweise vom letzten Slave 3 _n zum Master 2 _X als auch für die Suche nach dem Zeitschlitz des Master-Synchronisationstelegramms (MST) des Masters 2 _X und die Erfassung der Zykluszeit T _c des Masters 2 _X zuständig. Die Ringschaltung 1 befindet sich solange im Zustand 200 „Detect_MST_x", bis ein Master-detected-Signal 190 (Sig_MST_detected _ιn t) (siehe Figur 13) ausgelöst wird. Das Master-detected-Signal 190 signalisiert, dass der Zeitschlitz des Master-Synchronisationstelegramms MST des jeweils noch aktiven Masters 2 _X gefunden wurde und löst einen übergang des Zustande 200 von „Detect_MST_x" zu „Send_MST_CP0_x" aus.

Der Zustand 200 „Send_MST_CP0_x" ist für das Generieren eines Flying-Master-Signals 140 (Sig_FM _0U t) vom funktionalen Block 11 an den Multiplexer 6 mit der Phase CPO zuständig (siehe Figur 13). Das Flying-Master-Signal 140 sind einhundert Master- Synchronisationstelegramme MST des jeweils noch aktiven Masters 2 _X mit der Phase CPO im Zeitschlitz des zuletzt aktiven Masters 2 _X . Das generierte Flying-Master-Signal 140 wird an den ersten Slave 3i und damit an alle Slaves 3,, j= 1 bis n, weitergeleitet. Es erfolgt jedoch keine Signalweiterleitung vom letzten Slave 3 _n aus, so dass die Signalweiterleitung vom letzten Slave 3„ zum zuletzt aktiven Master 2 _X nun unterbrochen ist. Der Umschalter 4 befindet sich solange im Zustand 200 „Send_MST_CP0_x", bis ein MST- j sent-Signal 191 (Sig_MST_sent _m t; siehe Figur 13) ausgelöst wird. In dieser Zeit fahren alle Slaves 3, herunter.

Das MST-sent-Signal 191 löst zudem einen übergang des Zustande 200 von „Send_MST_CP0_x" zu „Route_Master_y" aus. Damit ist der Master 2 _y nun vollständig aktiviert und der Master 2 _X vollständig deaktiviert. Es ist für jeden Fachmann selbstverständlich, dass auch mehr oder weniger als einhundert Master- Synchronisationstelegramme MST des jeweils noch aktiven Masters 2 _X mit der Phase CPO gesendet werden können, abhängig vom jeweiligen Bedarf für den oben beschriebenen Zeitpuffer, ohne dabei den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Die jeweiligen Werte des Kontrollsignals 100 im jeweiligen Zustand 200 sind in Figur 11 ebenfalls genannt.

Für eine weitere Beschreibung der Signale 10, 100, 140, 190 und 191 bei der sicheren Umschaltung siehe die Beschreibung zu Figur 13.

Figur 12 zeigt ein Diagramm über den zeitlichen Ablauf eines Umschaltvorgangsmit beliebiger Kommunikationsphase CPx im Kommunikationszyklus n und der Kommunikati- onsphase CPO ab dem Kommunikationszyklus n+3, betrachtet am Sender 32 _n des letzten Slaves 3 _n für den Umschalter 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer sicheren Umschaltung. Die Kommunikation über das Bussystem 5 läuft wie nachfolgend beschrieben ab.

über die Dauer mehrerer Zyklusphasen T _c werden während der Phase des Umschaltens die in Figur 11 beschriebenen Zustände 200 angenommen. Während einer einzelnen Zyklusphase Tc bleibt der jeweils erreichte Zustand 200 immer erhalten, so dass ein Wechsel des Zustands 200 immer nur nach einem Vielfachen der Zyklusphase T _c erfolgt.

Gemäß dem Beispiel aus Figur 11 sei zunächst der Master 2 _X aktiv und der Master 2 _y im Verlauf des Umschaltungsprozesses zu aktivieren. Der n-te Kommunikationszyklus im Zeitintervall von T=n*Tc bis t=(n+1)*Tc sei ein beliebiger Kommunikationszyklus. Der Zustand 200 der Ringschaltung 1 ist „Route_Master_x". Im Zeitpunkt t = T ₁₀ werde nun durch Betätigung des Umschalters 4 ein Umschaltsignal 10 ausgelöst (Switch-Ereignis) zur Umschaltung vom Master 2 _X auf den Master 2 _y . Das Umschaltsignal 10 wird üblicherweise asynchron zum Takt der Zyklen ausgelöst, beispielsweise durch manuelle Betäti- gung des Umschalters 4. Der Zeitpunkt t=T ₁₀ fällt also normalerweise nicht mit einem ganzzahligem Vielfachen der Zykluszeit T _c zusammen. Dagegen werden die Signale 190 und 191 intern vom Umschalter 4 ausgelöst und somit zu den Zeitpunkten Ti ₉₀ beziehungsweise Ti ₉₁ im Sendeschrittakt des jeweiligen Masters 2 _X gesendet.

Gemäß Figur 11 ändert sich durch das Umschaltsignal 10 zum Zeitpunkt T ₁₀ der Zustand 200 „Route_Master_x" in „Detect_MST_x". Frühestens nach zwei vollständigen Kommunikationszyklen, also bei t=(n+3)*T _c , hat der Umschalter 4 im hier gezeigten Beispiel den Zeitschlitz des Master-Synchronisationstelegramms MST vom Master 2 _X detektiert und die Zykluszeit T _c des Masters 2 _X erfasst. Mit Eintreten des Ereignisses, dass die Zykluszeit T _c erfasst ist, wird das Master-detected-Signal 190 zum Zeitpunkt t= T ₁₉₀ ausgelöst.

Gemäß Figur 11 wechselt das System durch das Master-detected-Signal 190 für das Zeitintervall t=(n+3)*Tc bis t=(n+104)*Tc in den Zustand 200 „Send_MST_CP0_x". Der Umschalter 4 sendet während der in diesem Zeitintervall liegenden einhundert Kommuni-

ODn δ llα ^j^- ves 3 _j fahren ihre Antriebe 31 _j herunter und senden in der durch den Umschalter 4 initiierten Phase CPO selber keine Telegramme. Die Signalweiterleitung zum zuletzt aktiven Master 2 _X ist nun unterbrochen und der Master 2 _X ist nun deaktiviert. Mit Eintreten des Ereignisses, dass die einhundert Master-Synchronisationstelegramm MST mit der Phase CPO alle gesendet worden sind, wird das MST-sent-Signal 191 zum Zeitpunkt t=T ₁₉₁ ausgelöst.

Ab dem Zeitpunkt t=T ₁₉₁ befindet sich die Ringschaltung 1 im Zustand 200 „Rou- te_Master_y". Der Master 2 _y kann zu einem beliebigen Zeitpunkt t=T _y größer oder gleich T ₁₉₁ beginnen, die Ringschaltung 1 neu zu initialisieren und wird damit aktiviert.

Figur 13 zeigt ein digitales Prinzipschaltbild für eine bevorzugte Ausführungsform des Umschalters 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Multiplexer 6 und einem Demultiplexer 7 für die Weiterleitung der elektrischen SERCOS Signale sowie mit einem funktionalen Block 11 für die sichere Umschaltung. Der funktionale Block 11 des Um- Schalters 4 dient der Signalauswertung und -erzeugung, kurz auch „Signal_Evaluation" genannt. Der funktionale Block 11 steuert den Multiplexer 6 und den Demultiplexer 7 über das Kontrollsignal 100 wie in Figur 10 bereits beschrieben.

In der erweiterten Digitalschaltung für die sichere Umschaltung ist der funktionale Block 11 um einen MST-Detektor 90 für die Zeitschlitzerfassung des jeweils aktiven Masters 2 _X und um einen MST-Sender 91 für das Herunterfahren der Slaves 3,, j=1 bis n, erweitert. In der einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 10 entspricht der funktionale Block 11 im Wesentlichen der Auswertungseinheit 92 der bevorzugten Ausführungsform nach Figur 13.

Der Ausgang 14 des MST-Senders 91 ist mit den zwei übrigen Eingängen 61 ₃ und 61 ₄ des Multiplexers 6 verbunden, um eine durch das Kontrollsignal 100 gesteuerte Signalweiterleitung eines Flying-Master-Signals 140 (Sig_FM _0U t) des MST-Senders 91 an den ersten Slave S ₁ zu gewährleisten.

Durch ein Umschaltsignal 10 (Switch Signal) am Eingang 13 des funktionalen Blocks 11 wird die Erfassung des Master-Synchronisationstelegramms MST im MST-Detektor 90 gestartet. Das Kontrollsignal 100 bleibt unverändert mit dem Wert „00" beziehungsweise „01" gemäß Figur 11. Nachdem die Erfassung beendet ist, sendet der MST-Detektor 90

ein Master-detected-öignai i9ö (Sig_MST_deieuied) an die Auswertuπgseiπheit 92 (Routing Controller bzw. Route Ctrl ) und an den MST-Sender 91.

Durch das Master-detected-Signal 190 wird das höherwertige Bit des Kontrollsignals 100 über die Auswertungseinheit 92 auf den Wert „1" gesetzt und das niederwertige Bit bleibt unverändert. Dadurch nimmt das Kontrollsignal 100 gemäß Figur 11 den Wert „10" beziehungsweise „11" an, und das Flying-Master-Signal 140 wird über den Ausgang 14 an die Eingänge 61 ₃ und 61 ₄ und dann weiter an den ersten Slave S ₁ weitergeleitet gemäß den Zeilen Z3 und Z4 der Tabelle 3. Ist der MST-Sender 91 aktiv, wird an die Master 2, und 2 ₂ kein Signal weitergeleitet gemäß den Zeilen Z3 und Z4 der nachfolgenden Tabelle 4. Die Antriebe 31, der Slaves 3, können nun heruntergefahren werden.

Ist das Herunterfahren der Antriebe 31, der Slaves 3, beendet, sendet der MST-Sender 91 ein MST-sent-Signal 191 an die Auswertungseinheit 92 (Routing Controller), welche dann das höherwertige Bit des Kontrollsignals 100 auf den Wert „0" zurücksetzt und das niederwertige Bit invertiert, wodurch die Signale 122 _y des jeweils anderen Masters 2 _y , an den ersten Slave 3i, bzw. die Signale 132 des letzten Slave 3 _n an den jeweils anderen Master 2 _y weitergeleitet werden. Das Kontrollsignal 100 hat nun den Wert „00" beziehungsweise „01" und die Umschaltung vom Master 2 _X auf den anderen Master 2 _y ist abgeschlossen.

Der Multiplexer 6 für die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der sicheren Umschaltung hat die folgende Wahrheitstabelle 3:

In allen Tabellen steht „0" für logisch 0, „1" für logisch 1 , „X" für einen beliebigen logischen Wert eines Signals.

Der Demultiplexer 7 für die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich- tung mit der sicheren Umschaltung hat die folgende Wahrheitstabelle 4:

Eingänge Ausgänge

73 44 42, 42 ₂

Kontrollsignal 100 Signal 132 Signal 12I ₁ (Sig_M1 _0ut ) Signal 121 ₂ Z1 (Sig_Route,nO = (Sig_Sn _in ) = Signal 132 (Sig_M2 _0Ut ) = „0" „00"

Kontrollsignal 100 Signal 132 Signal 121^ _n O" Signal 121 ₂ = Z2 = „01" Signal 132

Kontrollsignal 100 Signal 132 Signal 121 ^ ,,O" Signal 121 ₂ = „0" Z3 = „10"

Kontrollsignal 100 Signal 132 Signal 12I ₁ = „0" Signal 121 ₂ = „0" Z4

Der Demultiplexer 7 verfügt zwar in der hier dargestellten Ausführungsform über vier Aus- gänge λ2 _λ , Al ₂ , 72 ₃ und 72 ₄ . Es sind jedoch nur die beiden Ausgänge 42 _X jeweils mit dem Eingang 21 _X der Master 2 _X verbunden, da in der Ausführungsform der bevorzugten Vor- richtung 1 nach Figur 13 nur zwei Master 2 _X verwendet werden. Die verbleibenden Ausgänge 72 ₃ und 72 ₄ sind daher nicht verbunden, das heißt irrelevant hinsichtlich der Funktion des Umschalters 4 für diese Ausführungsform. Es ist jedoch für jeden Fachmann selbstverständlich, dass die Ausgänge 72 ₃ und 72 ₄ in analoger Weise mit weiteren Mastern 2 _X verbunden werden können, wenn mehr als zwei Master 2 _X in die Ringschaltung 1 eingebunden werden sollen, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. Bei Verwendung von mehr als zwei Mastern 2 _X sind entsprechende Multiplexer 6 und Demultiplexer 7 mit mehr Eingängen 41, beziehungsweise mehr Ausgängen 42, zu verwenden, und der funktionale Block 11 des Umschalters 4 ist mit einem Kontrollsignal 100 aus mehr als zwei Bits einzurichten, um die Anzahl der Schaltmöglich- keiten abbilden zu können.

über den Ausgang 42i ist dei DöiMüiuμlcXcr 7 mit dem ersten Master 2i verbunden, wobsi der Demultiplexer 7 über seinen Ausgang 42 i ein Signal 121 ₁ (Sig_M1 _0ut ) an den Empfänger 21 ₁ des ersten Masters 2, senden kann.

über den Ausgang 42 ₂ ist der Demultiplexer 7 mit dem zweiten beziehungsweise weiteren Master 2 ₂ verbunden, wobei der Demultiplexer 7 über seinen Ausgang 42 ₂ ein Signal 121 ₂ (Sig_M2 _0U t) an den Empfänger 21 ₂ des zweiten beziehungsweise weiteren Masters 2 ₂ senden kann.

Im Folgenden wird eine sichere Umschaltung von Master auf Master 2 ₂ mittels des Umschalters 4 der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 13 dargestellt.

Der Ausgangszustand 200 ist gemäß Figur 11 „Route_Master_1". In diesem Zustand 200 hat das Kontrollsignal 100 den Wert „00". Dadurch ist der Multiplexer 6 so konfiguriert, dass er die Signale 122i vom ersten Master 2 _λ als Signale 131 (Sig_S1 _out ) zum ersten Slave 3τ gemäß Zeile Z1 der Wahrheitstabelle 3 weiterleitet. Der Demultiplexer 7 ist so konfiguriert, dass er die Signale 132 (Sig_Sn _in ) vom letzten Slave 3 _n als Signale 121 ₁ (Sig_M1 _O ut) zum ersten Master 2 _λ weiterleitet gemäß Zeile Z1 der Wahrheitstabelle 4.

Ein am Eingang 13 des funktionalen Blocks 11 einkommendes Umschaltsignal 10 löst gemäß Figur 11 einen übergang des Zustande 200 von „Route_Master_1" in „De- tect_MST_1" aus. Wie für Figur 12 beschrieben, kann das das Umschaltsignal 10 auslö- sende Umschaltereignis zu einem beliebigen Zeitpunkt im Kommunikationszyklus stattfinden.

Im Zustand 200 „Detect_MST_1" erfolgt gemäß Figur 11 und gemäß den Zeilen Z1 der Wahrheitstabellen 3 und 4 die Signalweiterleitung wie im Zustand 200 „Route_Master_1". Zusätzlich ist der MST-Detektor 90 aktiv und erfasst, ausgelöst über ein Signal 194 (Sig_Ctrl_CM _in ) vom Ausgang 43 des Multiplexers 6 an den Eingang 12 des funktionalen Blocks 11 , den Zeitschlitz des aktiven Masters 2 _X und die Länge T ₀ eines Kommunikationszyklus.

Der Zustand 200 „Detect_MST_1" wird gemäß Figur 11 durch ein von einem MST- detected-Ereignis ausgelöstes Master-detected-Signal 190 beendet. Daraufhin erfolgt ein Zustandswechsel in den Zustand 200 „Send_MST_CP0_1". Das Ereignis erfolgt gemäß Figur 12 zum Zeitpunkt t=T ₁₉₀ am Ende des zweiten vollständigen Kommunikationszyklus

wird vom MST-Detektor 90 erzeugt und an die Auswertungseinheit 92 und den MST- Sender 91 gesendet.

Im Zustand 200 „Send_MST_CP0_1" werden die Antriebe der Slaves 3, heruntergefahren. Dazu wird vom MST-Sender 91 ein Flying-Master-Signal 140 erzeugt. Der Multiplexer 6 ist so eingestellt, dass das erzeugte Flying-Master-Signal 140 an den ersten Slave S ₁ weitergeleitet wird gemäß Zeile Z3 der Tabelle 3. Der Demultiplexer 7 ist so eingestellt, dass keine Signalweiterleitung an die beiden Master 2, erfolgt gemäß Zeile Z3 der Tabelle 4.

Der Zustand 200 "Send_MST_CP0_1" wird durch ein MST-sent-Ereignis beendet. Dar- aufhin erfolgt ein übergang in den Zustand 200 „Route_Master_2" gemäß Figur 11. Das MST-sent-Ereignis wird nach einhundert gesendeten Master- Synchronisationstelegrammen MST mit der Kommunikationsphase CPO zum Zeitpunkt t=T ₁₉₁ ausgelöst. Das MST-sent-Ereignis löst ein MST-sent-Signal 191 aus, welches vom MST-Sender 91 an die Auswertungseinheit 92 geschickt wird.

Mit dem Zustand 200 „Route_Master_2" ist der Endzustand der Umschaltung erreicht. In diesem Zustand 200 hat das Kontrollsignal 100 den Wert „01". Dadurch ist der Multiplexer 6 gemäß Zeile Z2 der Tabelle 3 so konfiguriert, das er die Signale 122 ₂ vom zweiten Master 2 ₂ als Signale 131 zum ersten Slave 3i weiterleitet. Der Demultiplexer 7 ist so konfiguriert, dass er die Signale 132 vom letzten Slave 3„ als Signale 121 ₂ zum zweiten Master 2 ₂ weiterleitet gemäß Zeile Z2 der Tabelle 4. '

Die Umschaltung vom ersten Master 2i auf den zweiten Master 2 ₂ ist damit abgeschlossen. Die Umschaltung vom zweiten Master 2 ₂ auf den ersten Master 2^ geschieht in analoger Weise wie oben beschrieben.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, den SERCOS-Feldbus zwischen zwei Master-Steuerungen umzuschalten, ohne dass ein Protokollfehler auftritt. So können beispielsweise Tests bei der Neuentwicklung einer Master-Steuerung einfach durchgeführt werden, indem zwischen der neuen Steuerung und einem Referenzsystem mit Hilfe des Umschalters der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewechselt wird. Ebenso kann eine Fehlersuche bei der Inbetriebnahme von Anlagen vereinfacht werden, indem zwischen einer bereits lauffähigen und der zu testenden Steuerung gewechselt wird. So kann die Diagnose und die Fehlersuche unterstützt und dadurch Zeit und Geld gespart werden.

in den Hguren i bis 13 wurde der Stand der Technik bzw. Ausführüngsforrnen der srfin- dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die für die SERCOS I bzw. SERCOS Il Technologie geeignet sind. Wie oben bereits beschrieben, kombiniert die neuere SERCOS III Technologie die bisherigen Vorteile von SERCOS mit denen des Ethernets, für die eben- falls ein geeigneter Umschalter 4 anzugeben ist. Die folgenden Figurenbeschreibungen stellen daher Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, die für die SERCOS III Technologie und damit auch für die bekannte Ethernet-Technologie geeignet sind.

Figur 14 zeigt eine schematische Anschlusssicht einer einfachen SERCOS III und Ether- net-geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die physikalische bidirektionale Schaltung 8 weist eine Linientopologie auf, betrachtet vom jeweils aktiven Master 2^ oder 2 ₂ über den erfindungsgemäßen Umschalter 4 und weiter über die Slaves 3i, 3 ₂ ,..., 3 _n . Die Leitungen des bidirektionalen Bussystems 5 sind beispielsweise Kupferleitungen, die in beide Richtungen (birektional) Signale weiterleiten, angedeutet in Figur 14 durch die Pfeile in beiden Richtungen je Leitung.

Die in den vorangehenden Figuren bereits beschriebenen Empfänger 2I ₁ , 21 ₂ , 3I ₁ , 31 ₂ , ..., 31 _n , 4I ₁ , 41 ₂ sind in der Ausführungsform nach Figur 14 als Duplex-Anschlüsse (Ports) ausgestaltet, über die bekanntermaßen eine bidirektionale Signalweiterleitung möglich ist. Somit sind diese Empfänger auch gleichzeitig als Sender verwendbar. Entsprechend sind umgekehrt die Sender 22^ 22 ₂ , 32!, 32 ₂ 32 _n , 43 ebenfalls als Duplex-Anschlüsse ausgestaltet und somit auch gleichzeitig als Empfänger verwendbar. Durch die bidirektionale Eigenschaft von Duplex-Anschlüssen kann eine einfache logische Ringschaltung 1 mit dem jeweils aktiven Master 2^ bzw. 2 ₂ aufgebaut werden, wie in den Figuren 15, 16 dargestellt wird.

Der erfindungsgemäße Umschalter 4 weist in der hier dargestellten Ausführungsform je einen Duplex-Anschluss 41 j zum jeweils aktiven Master 2, und je einen Duplex-Anschluss 43 zu dem ersten Slave S ₁ auf.

Figur 15 zeigt eine schematische übertragungskanalsicht der bidirektionalen Schaltung 8 nach Figur 14, wobei das Prinzip des Umschalters 4 als mechanischer Schalter darge- stellt ist und der erste Master 2 ₁ aktiv ist. Das bidirektionale Bussystem 5 umfasst einen logischen Hinkanal 81 für eine der beiden Richtungen der Signalweiterleitung und einen logischen Rückkanal 82 für die umgekehrte Richtung der Signalweiterleitung.

in der αargesteiiten Steiiung der Schaiiuπg δ erfoiyi die Siyi laiweitcrleituπg des logischen Hinkanals 81 und des logischen Rückkanals 82 für den ersten Master 2i. Das Signal 132 für den logischen Rückkanal 82 wird von den Slaves 3„, 3 _n-1 , ..., 3i nur weitergeleitet. Es erfolgt dabei keine Datenverarbeitung. Die Kanäle 81 , 82 bilden eine logische Ringschal- tung 1 mit dem ersten Master 2i.

Figur 16 zeigt eine schematische übertragungskanalsicht der Schaltung 8 nach Figur 14, wobei im Unterschied zu Figur 15 nun der zweite Master 2 ₂ aktiv ist, da die Signalweiterleitung des logischen Hinkanals 81 und des logischen Rückkanals 82 für den zweiten Master 2 ₂ erfolgt. Die Kanäle 81 , 82 bilden nun eine logische Ringschaltung 1 mit dem zweiten Master 2 ₂ .

Figur 17 zeigt eine schematische Anschlusssicht einer bevorzugten und Ethernet- geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die physikalische bidirektionale Schaltung 8 im Gegensatz zur Ausführungsform nach den Figuren 14 bis 16 keine lineare, sondern ringförmige Topologie aufweist und dadurch als logische Doppel-Ringschaltung 1 verwendbar ist, wie in den Figuren 18, 19 dargestellt. Dafür benötigt der Umschalter 4 zwei (statt einem) Duplex-Anschlüsse 41 „ 42, je Master 2, sowie zwei (statt einen) Duplex-Anschlüsse 43, 44 für die Slaves 3i, 3 ₂ , ...3 _n .

Figur 18 zeigt eine schematische übertragungskanalsicht der Schaltung nach Figur 17, wobei das Prinzip des Umschalters 4 als mechanischer Schalter dargestellt ist und der erste Master 2i aktiv ist. In der dargestellten Stellung der Schaltung 8 erfolgt die Signal- - weiterleitung des Hinkanals 81 und des Rückkanals 82 für den ersten Master 2i für den ^■ ersten logischen Ring 1 (Primärkanal) und den zweiten logischen Ring 1 (Sekundärkanal). Das Signal 132 für den Rückkanal 82 des jeweils aktiven Rings 1 wird von den Slaves 3 _{1 f} 3 ₂ , ...3 _n weitergeleitet. Es erfolgt dabei keine Datenverarbeitung. Daraus ergibt sich die logische Doppelringstruktur.

Figur 19 zeigt eine schematische übertragungskanalsicht der Schaltung nach Figur 17, wobei der zweite Master 2 ₂ aktiv ist. In der dargestellten Stellung der Schaltung 8 erfolgt die Signalweiterleitung des Hinkanals 81 und des Rückkanals 82 für den zweiten Master 2 ₂ für den ersten logischen Ring 1 (Primärkanal) und den zweiten logischen Ring 1 (Se- kundärkanal).

Figur 20 zeigt ein Zustandsdiagramm mit den SERCOS III Kommunikationsphasen zum Ablauf der Umschaltung zwischen zwei Mastern 2^ 2 ₂ mit dem Umschalter 4 der einfa-

cheπ bzw. 3ERCO3 !l! Und Ethernet-geeigneten Ausführungsform der erfiu- dungsgemäßen Vorrichtung für eine sichere Umschaltung (gemäß den Figuren 14 bis 19). Im Unterschied zu Figur 2 wechseln die Teilnehmer bei einem übertragungsfehler über die Error-Kommunikationspfade 64 in den Zustand „Com Error", von dem aus die Teil- nehmer in den Zustand CPO über den CPO-Com Error-Kommunikationspfad 66 wechseln können. Aus dem Zustand CPO kann die Kommunikation neu initialisiert werden (Prinzip der „sicheren Umschaltung"). Deswegen muss der Umschalter 4 auf Basis der SERCOS III Technologie keine weiteren Maßnahmen zur sicheren Umschaltung treffen.

Die Umschaltung erfolgt in Figur 20 aufgrund der Ethernet-basierten SERCOS IiI Techno- logie nicht opto-mechanisch.

Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde. Es ist jedoch für jeden Fachmann selbstverständlich, dass Abwandlungen und änderungen gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. Es ist weiter zu berücksichtigen, dass die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente in den Figuren zueinander lediglich zur besseren Darstellung so gewählt werden und dass die realen Größenverhältnisse der Elemente zueinander anders sein können, was jedoch nicht relevant für den Gegenstand der Erfindung ist.

Bezuqszeichenliste

1 logische Ringschaltung

2 Master 1 Empfänger (Eingang) des Masters (Duplex-Anschluss) 2 Sender (Ausgang) des Masters (Duplex-Anschluss)

3 Slave (Antrieb) 1 Empfänger (Eingang) des Slaves (Duplex-Anschluss) 2 Sender (Ausgang) des Slaves (Duplex-Anschluss)

4 Umschalter 1 Empfänger (Eingang) des Umschalters (Duplex-Anschluss) 2 Sender (Ausgang) des Umschalters an Master (Duplex-Anschluss) 3 Sender (Ausgang) des Umschalters an Slave (Duplex-Anschluss) 4 Empfänger (Eingang) des Umschalters von Slave (Duplex-Anschluss)

5 Bussystem 7 Datenknotenpunkt

6 Multiplexer 1 Eingang des Multiplexers 3 Eingang des Multiplexers

7 Demultiplexer 2 Ausgang des Demultiplexers 3 Eingang des Demultiplexers δ bidirektionale Schaltung 1 logischer Hinkanal 2 logischer Rückkanal 0 MST-Detektor des funktionalen Blocks 1 MST-Sender des funktionalen Blocks 2 Auswertungseinheit des funktionalen Blocks 0 Umschaltsignal (Signal des Umschalters; Sig_Switch _ιn ) 1 funktionaler Block („Signal_Evaluation"; Kontrollblock) 2 erster Eingang des funktionalen Blocks für das Ausgangssignal des Multiplexers3 zweiter Eingang des funktionalen Blocks für das Umschaltsignal 4 erster Ausgang des funktionalen Blocks für das vom funktionalen Block generierte

iviαoici oiyi ιαι u_ι>. ι ly π iy iviαoici v-»ιyι ιαιo k/-_v» .

Sig_FM _0Ut ) zweiter Ausgang des funktionalen Blocks für das Kontrollsignal zum Multiplexer und Demultiplexer opto-mechanische Kopplung opto-mechanische Umschaltung Ethemet-basierte Umschaltung Initialisierungs-Kommunikationspfad Failsafe-Kommunikationspfad Error- Kommunikationspfad CPO-Com Error-Kommunikationspfad Kontrollsignal vom funktionalen Block an Multiplexer und Demultiplexer

(Sig_Route, _nt ) Signal an Master (Sig_M1 _0Ut , Sig_M2 _0Ut ) Signal vom Master (Sig_M1 _in , Sig_M2,„) Signal an ersten Slave (Sig_S1 _0Ut ) Signal vom letzten Slave (Sig_Sn _ιn ) Flying-Master-Signal vom ersten Ausgang des funktionalen Blocks an den Multiplexer (Sig_FM _0Ut , Master_CPO_out_Signal) Master-detected-Signal vom MST-Detektor des funktionalen Blocks (Sig_M ST_detected _ιnt ) MST-sent-Signal vom MST-Sender des funktionalen Blocks an die Auswertungseinheit des funktionalen Blocks (Sig_MST_sent _ιn t) Master-in-Signal vom Multiplexer an den ersten Eingang des funktionalen Blocks

(Sig_Ctrl_CM _ιn ) Zustand

Abkürzungen

SERCOS Geräte:

M1 : erster SERCOS Master 2 _λ M2: zweiter beziehungsweise weiterer SERCOS Master 2 ₂

S1 : erster SERCOS Slave 3,

Sn: n-ter bzw. letzter SERCOS Slave 3 _n

Sw: SERCOS Umschalter 4

SERCOS Telegramme: CPx: Kommunikationsphase, x = O, 1 , 2, 3, 4

MSTJDPx: Master Synchronisationstelegramm mit beliebiger Kommunikationsphase CPx

AT: Antriebstelegramm (Slave Telegramm)

MDT: Master Datentelegramm

MST_M1_CPx: Master Synchronisationstelegramm des ersten Masters 2 _λ mit beliebiger Kommunikationsphase CPx

MST_M2_CPx: Master Synchronisationstelegramm des zweiten bzw. weiteren Masters 2 ₂ mit beliebiger Kommunikationsphase CPx

MST_FM_CPO: Master Synchronisationstelegramm des Flying Masters des Umschalters

4 mit Kommunikationsphase CPO MST_M1_CP0: Master Synchronisationstelegramm des ersten Masters 2 _λ mit Kommunikationsphase CPO

MST_M2_CP0: Master Synchronisationstelegramm des zweiten bzw. weiteren Masters 2 ₂ mit Kommunikationsphase CPO

Signal-Eingänge: M1, _n : optischer bzw. elektrischer Signal-Eingang 2I ₁ des ersten SERCOS Masters 2i

M2 _ιn : optischer bzw. elektrischer Signal- Eingang 21 ₂ des zweiten bzw. weiteren SERCOS

Masters 2 ₂

S1, _n : optischer bzw. elektrischer Signal- Eingang 31 ₁ des ersten SERCOS Slaves S ₁

Sn, _n : optischer bzw. elektrischer Signal- Eingang 31 „ des n-ten bzw. letzten SERCOS SIa- ves 3 _n

SwJvH _1n : optischer bzw. elektrischer Signal-Eingang 4I ₁ des SERCOS Umschalters 4 für das Ausgangssignal des ersten SERCOS Masters 2 _λ

Sw_M2, _n : optischer bzw. elektrischer Signal- Eingang 41 ₂ des SERCOS Umschalters 4 für das Ausgangssignal des zweiten bzw. weiteren SERCOS Masters 2 ₂

Sw_Sn._; optischer bzw elektrischer Signal- Eingang 44 des SERCOS Umschalters 4 für das Ausgangssignal des n-ten bzw. letzten SERCOS Slaves 3 _n Signal-Ausgänge:

MI _0Ut : optischer bzw. elektrischer Signal-Ausgang 22i des ersten SERCOS Masters 2 _λ M2 _0Ut : optischer bzw. elektrischer Signal-Ausgang 22 ₂ des zweiten bzw. weiteren SER- COS Masters 2 ₂

S1 _ou t: optischer bzw. elektrischer Signal-Ausgang 32τ des ersten SERCOS Slaves S ₁ Sn _0Ut : optischer bzw. elektrischer Signal-Ausgang 32 _n des n-ten bzw. letzten SERCOS Slaves 3 _n Sw_M1 _O ut: optischer bzw. elektrischer Signal-Ausgang A2y des SERCOS Umschalters 4 für das Eingangssignal des ersten SERCOS Masters 2i

Sw_M2 _0Ut : optischer bzw. elektrischer Signal-Ausgang 42 ₂ des SERCOS Umschalters 4 für das Eingangssignal des zweiten bzw. weiteren SERCOS Masters 2 ₂ Sw_S1 _0Ut : optischer bzw. elektrischer Signal-Ausgang 43 des SERCOS Umschalters 4 für das Eingangssignal des ersten SERCOS Slaves 3i Eingangssignale:

Sig_M1, _n : optisches bzw. elektrisches Eingangssignal des SERCOS Umschalters 4, welches dem Ausgangssignal 122i des ersten SERCOS Masters 2 _λ entspricht Sig_M2 _ιn : optisches bzw. elektrisches Eingangssignal des SERCOS Umschalters 4, wel- ches dem Ausgangssignal 122 ₂ des zweiten bzw. weiteren SERCOS Masters 2 ₂ entspricht

Sig_Sn _ιn : optisches bzw. elektrisches Eingangssignal des SERCOS Umschalters 4, welches dem Ausgangssignal 132 des n-ten bzw. letzten SERCOS Slaves 3 _n entspricht Ausgangssignale: Sig_M1 _0Ut : optisches bzw. elektrisches Ausgangssignal des SERCOS Umschalters 4, welches dem Eingangssignal 121 ₁ des ersten SERCOS Masters 2^ entspricht Sig_M2 _0Ut : optisches bzw. elektrisches Ausgangssignal des SERCOS Umschalters 4, welches dem Eingangssignal 121 ₂ des zweiten SERCOS Masters 2 ₂ entspricht Sig_S1 _0Ut : optisches bzw. elektrisches Ausgangssignal des SERCOS Umschalters 4, wel- ches dem Eingangssignal 131 des ersten SERCOS Slaves 3^ entspricht Interne Module des SERCOS Umschalters 4: Mux: Multiplexer 6 (4 Eingänge auf 1 Ausgang) Demux: Demultiplexer 7 (1 Eingang auf 4 Ausgänge) Ctrl : funktionaler Block 11 zur Steuerung der einfachen bzw. sicheren Umschaltung MST-Detektor: Einheit 90 des funktionalen Blocks 11 zur Auswertung des Signals des

aktiven Masters 2,

MST-Sender: Einheit 91 des funktionalen Blocks 11 zur Generierung eines SERCOS Mastersignals

Route Ctrl: Einheit 92 des funktionalen Blocks 11 zur Auswertung der modulinternen Sig- nale und zur Steuerung der Signalweiterleitung

Interne Signal-Eingänge des SERCOS Umschalters 4:

Mux_Route, _n : Eingang 63 des Multiplexers 6 für das Steuersignal des funktionalen Blocks

11

Demux_Route _ιn : Eingang 73 des Demultiplexers 7 für das Steuersignal des funktionalen Blocks 11

Switch, _n : Eingang 13 des funktionalen Blocks 11 für das Umschaltsignal 10 Ctrl_CM, _n : Eingang 12 des funktionalen Blocks 11 für das Ausgangsignal des jeweils aktiven Masters 2, am Ausgang 43 des Multiplexers 6 des Umschalters 4, wobei dieses Ausgangssignal dem Eingangssignal des ersten Slaves 3i entspricht Interne Signal-Ausgänge des SERCOS Umschalters 4:

Ctrl_Route _out : Ausgang 15 des funktionalen Blocks 11 für das Steuersignal zum Multiple- xer 6 und zum Demultiplexer 7

Ctrl_FM _0U t: Ausgang 14 des funktionalen Blocks 11 für das vom funktionalen Blocks 11 generierte SERCOS Mastersignal Interne Signale des SERCOS Umschalters 4:

Sig_Route _int : vom Ausgang 15 (Ctrl_Route _ou t) generiertes internes Kontrollsignal 100, welches den Zustand der Signalweiterleitung repräsentiert

Sig_FM _0Ut : vom Ausgang 14 des funktionalen Blocks 11 generiertes internes elektrisches Flying-Master-Signal 140 Sig_MST_detected, _nt : internes Master-detected-Signal 190 vom MST-Detektor 90 zur Auswertungseinheit 92 des funktionalen Blocks 11 , wobei das Signal das MST_detected Ereignis während der Umschaltung dem Ausgang Ctrl_FM _ou t 14 des funktionalen Blocks 11 generiertes elektrisches SERCOS Mastersignal Sig_Switch _ιn : repräsentiert Sig_MST_sent _int : internes Signal 191 vom MST-Sender 91 zur Auswertungseinheit 92 des funktionalen Blocks 11 , welches das MST_sent Ereignis während der Umschaltung repräsentiert