DE69201965T2

DE69201965T2 - Verfahren zur Zuteilung von Nachrichtenkennungen im Datenübertragungsnetzwerk eines Aufzugsystems.

Info

Publication number: DE69201965T2
Application number: DE69201965T
Authority: DE
Inventors: Lauri Lamberg
Original assignee: Kone Elevator GmbH
Current assignee: Kone Corp
Priority date: 1991-01-17
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2012-01-18
Also published as: ATE121050T1; CA2059447A1; FI87290C; FI87290B; AU1015692A; US5502818A; EP0495515A3; DE495515T1; ES2072025T3; BR9200127A; FI910260A0; EP0495515A2; AU635675B2; FI910260A7; DE69201965D1; EP0495515B1; JP2582982B2; JPH0512161A; CA2059447C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuteilen von Nachrichtenkennungen im Datenübertragungsnetzwerk eines Auf Zugsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das Datenübertragungsnetzwerk eines Auf zugsystem besteht aus einem Bus, einem Steuercomputer und damit verbundenen Betätigungseinrichtungen wie z. B. Rufknöpfen an den Aufzugeingängen und Flurrufknöpfen in den Aufzugkabinen, der Türmotorsteuerung etc., welche die Netzwerkknoten bilden. In CAN (Controller Area Network) Netzwerken, deren Geschwindigkeitscharakteristiken die gute Eignung für deren Verwendung in Aufzugsystemen begründen, wird durch den übermittelnden Knoten bei der Übertragung einer Nachricht eine Nachrichtenkennung benutzt, wohingegen in normalen lokalen Netzwerken eine Knotenkennung (in CAN-Netzwerken eine Nachrichtenkennung) für die Auswahl der zu empfangenden Nachrichten verwendet wird.
Die US-A 4 587 511 zeigt ein Netzwerk für ein Aufzugsystem, bei dem Nachrichtenkennungen mittels separater in den Knoten vorgesehener Einstellungsschalter eingestellt werden können, wobei für jeden Knoten separat eine feste Nachrichtenkennung programmiert wird. Oder die Kennungen werden bei dem Knoten unter Verwendung eines separaten Werkzeugs eingestellt. Die Verwendung von Einstellungsschaltern macht den Knoten teurer und schwieriger in der Installation. Wenn fest programmierte Kennungen verwendet werden, stellt jeder Knoten eine Einheit individueller Charakteristiken dar. Dies erschwert deren Herstellung und in einigen Fällen kann es schwierig werden, ein Ersatzteil zu erhalten. Die Verwendung eines separaten Werkzeugs erfordert Zeit und die Verfügbarkeit des in Frage stehenden Werkzeugs, beseitigt jedoch nicht das Risiko falscher Einstellungen.
GB-A 2 172 779 zeigt ein lokales Netzwerk für unterschiedliche Zwecke, bei dem Daten zwischen mehreren datenerzeugenden Quellen ausgetauscht werden, die an ein gemeinsames Kabel für die Datenübertragung und den Empfang angekoppelt sind. Eine neue Datenquelle, die an das Kabel angekoppelt wird, teilt sich selber eine einzigartige Adresse auf dem Kabel zu, die aus einer Zufallszahl in einem vorbestimmten Bereich generiert wird. Der neue Teilnehmer übermittelt ein Anfragesignal an die neue Adresse, um festzustellen, ob der neue Adresscode bereits durch einen anderen Teilnehmer verwendet wird oder nicht. Wenn ein Acknowledge-Signal von dem neuen Teilnehmer in Beantwortung des Anfragesignals empfangen wird, wird eine andere Zufallszahl als neuer Adresscode generiert. Die Anfrageprozedur wird mit dem neuen Adresscode wiederholt. Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß, wenn der festgelegte Rahmen der möglichen Adresscodes gering und die Anzahl der Knoten sehr hoch ist, ein bereits gewählter Adresscode in einer Abfrageprozedur wiederholt als möglicher neuer Adresscode ausgewählt werden kann. In diesem Fall wird eine längere Zeit zur Auswahl eines geeigneten Adresscodes benötigt.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der bekannten Lösungen zu vermeiden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 1 wählt ein Knoten einen der verfügbaren Nachrichtenkennungen, ohne daß eine separate Einstellung erforderlich wäre.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Einstellungsfehler in Verbindung mit der Installation zu vermeiden. Darüber hinaus bietet es eine einfachere Möglichkeit für die Installation der Knoten. Weiterhin sind die Knoten selber billiger, weil z. B. keine separaten Schalter für die Einstellung der Nachrichtenkennungen benötigt werden.
Darüber hinaus ist die Herstellung von Knoten die für die gleiche Funktion benötigt werden, leichter, weil sie völlig identisch sind, inklusive der Software. Das Verfahren ermöglicht weiterhin die Feststellung falscher oder identischer Flurnummereinstellungen. In gleicher Weise ermöglicht das Verfahren die Installation völlig identischer Knoten (z. B. Flurrufknöpfe) in dem gleichen Netzwerk.
Nachfolgend wird die Erfindung detailliert unter Zuhilfenahme eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:
Figur 1 das Datenübertragungsnetzwerk eines Aufzugsystems,
Figur 2 die Verbindungen eines Knotens mit dem Netzwerk,
Figur 3 die Auswahl einer Kennung,
Figur 4 die Verkettungen in dem Auswahlverfahren,
Figur 5 ein Diagramm zur Darstellung des Auswahlverfahrens,
Figur 6 die Verkettungen in dem Bestätigungsverfahren, und
Figur 7 ein Diagramm zur Darstellung des Bestätigungsverfahrens.
Figur 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines CAN-Datenübertragungsnetzwerks in einem Aufzugsystem. Zusätzlich zu dem Bus 1 und dem Steuercomputer (nicht dargestellt) bestehen die Knoten des Netzwerks aus Rufknöpfen 2,3, die auf der gleichen Höhe angeordnet sind, den Flurrufknöpfen 4 in der Aufzugkabine, einem Flur- und Richtungsanzeiger 5 und einer Steuereinheit für den Türmotor (M). Selbstverständlich werden z. B. die Rufknöpfe auf den Fluren für jeden Flur benötigt, so daß ihre Zahl beträchtlich größer ist, als in Figur 1 dargestellt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren überprüft bzw. beobachtet jeder mit dem Netzwerk verbundene Knoten 2-6 alle Übertragungen in dem Netzwerk und zeichnet alle Nachrichten auf, die er erkennt. Der Knoten wählt für sich selber eine Nachrichtenkennung unter den Kennungen aus, die er in dem Netzwerk nicht beobachtet, indem er eine Zufallszahl verwendet, die er, wie später erklärt wird, aus einem freilaufenden Zähler erhält. Nachdem der Knoten für sich selber eine Kennung ausgewählt hat, sendet er eine Versuchsabfrage bzw. einen Vorschlag in das Netzwerk, wobei er die Zufallszahl zu der Nachricht hinzufügt. Die Zusatzzahl wird zu der Nachricht hinzugefügt, um sicherzustellen, daß, wenn ein anderer Knoten gerade die gleiche Nachrichtenkennung auswählt und ihre Versuchsabfrage gleichzeitig in das Netzwerk sendet, die Nachrichten kollidieren werden, während ansonsten in einem CAN-Netzwerk eine Kollision zweier gleichzeitig gesendeter identischer Nachrichten nicht detektiert wird.
Wenn die Nachricht ohne Kollision übertragen wurde, wird der übertragende Knoten für eine bestimmte Minimalzeit plus einer zusätzlichen zufälligen Verzögerung warten, während der alle anderen Knoten antworten können, ob sie dieselbe Kennung vorher ausgewählt haben. Wenn der Knoten von dem Netzwerk eine Antwort erhält mit der Wirkung, daß die Kennung nicht akzeptiert werden kann, oder wenn eine Kollision während der Übertragung auftritt, wird der Auswahlprozeß wiederholt gestartet, und die in dem vorhergehenden Versuch verwendete Kennung wird in Abhängigkeit von der Antwort als bereits benutzt oder als von einem anderen Knoten vorgeschlagen gespeichert. Im Fall einer Kollision ist der Status "in use", in anderen Fällen wie von der Antwortnachricht angezeigt.
Es gibt drei Stufen von Vorschlagsnachrichten ("I propose", "in use", und "I am using"), und jeder Knoten sendet eine "I don't accept"-Nachricht, wenn die von dem Netzwerk erhaltene Nachricht sich auf einer geringeren Stufe oder der gleichen Stufe wie die eigene Nachricht des Knotens befindet. "In use" bedeutet, daß der Knoten beabsichtigt, die fragliche Kennung zu benutzen.
Der normale Betrieb eines Knoten wird begonnen, nachdem der Knoten erfolgreich eine Nachricht der "I am using"-Stufe in das Netzwerk gesendet hat, und die Nachricht von den anderen Knoten akzeptiert worden ist. Während des normalen Betriebs überwacht bzw. beobachtet der Knoten die Übertragungen in dem Netzwerk soweit seine eigene Nachrichtenkennung betroffen ist, und, wenn er herausf indet, daß ein anderer Knoten versucht, die gleiche Kennung zu benützen, sendet er eine "I don't accept"-Nachricht, die den Status seiner eigenen Kennung enthält.
In Startsituationen können einige Nachrichtenkennungen in dem "I propose"- oder "in use"-Status eines anderen Knotens verbleiben. Deshalb muß etwas vorgesehen sein, um derartige Nachrichtenkennungen in den freien Status zurückzuführen, damit sichergestellt wird, daß auch wenn nahezu alle Kennungen bereits verwendet werden, eine freie Kennung dennoch irgendwo gefunden werden kann. Dies kann z. B. erreicht werden durch eine Anordnung, bei der, wenn die Kennung einen der oben genannten Zustände hat, der mit diesem Status assoziierte Zähler herabgesetzt wird, bis er in den freien Zustand zurückkehrt.
Figur 2 zeigt die Knotensoftware der Erfindung in der Form eines SA-Diagramms, dessen Funktion nachfolgend beschrieben ist.
Zwischen dem Block 21, der die Auswahl einer Kennung für einen Knoten und ein Netzwerk repräsentiert, und dem Block 22, der die Systemumgebung bzw. Konfiguration repräsentiert, zeigt die Figur den Wert "timer 2" als einen Pfeil, der von der systemumgebung in Richtung der Auswahl zeigt, und das Time-out-Signal als einen Pfeil mit einer unterbrochenen Linie. Zusätzlich zeigt Figur 2 die mit einer unterbrochenen Linie versehenen Pfeile "stop timer", "start timer" und "start timer 2", die von der Auswahl in Richtung auf die Systemumgebung zeigen. Mit Richtung von dem CAN-Chip 23 in Richtung auf die Auswahl sind die mit einer unterbrochenen Linie dargestellten Pfeile "collision" und "bus free" und in der entgegengesetzten Richtung der Pfeil "initialize CAN" und der ebenfalls mit einer unterbrochenen Linie versehen Pfeil "reset CAN" dargestellt. Mit Richtung von der Auswahl zu den andern Knoten 24 sind Pfeile dargestellt, die die drei oben besprochenen Vorschlagsnachrichtenstuf en repräsentieren, die "I don't accept"-Nachricht und die entsprechenden Nachrichten, wie sie in entgegengesetzter Richtung von den anderen Knoten übertragen werden.
Figur 3 zeigt eine detailliertere Darstellung des Verfahrens der Kennungsauswahl in dem Netzwerk und einem Knoten. Sie besteht aus dem Kennungsauswahlverfahren 31 und einem Bestätigungsverfahren 32. Zusätzlich enthält Figur 3 eine Tabelle 33 der in dem Netzwerk verwendeten Kennungen, umfassend die freien Kennungen als auch die in Benützung befindlichen. Die oben beschriebenen Nachrichten werden mit diesen auf die in Figur 3 dargestellte Weise wie folgt verbunden: Das Kennungsauswahlverfahren gibt die Ausgangssignale timer stop und start, start of timer 2, network initialization und reset aus. Zusätzlich gibt das Kennungsauswahlverfahren die oben genannten Nachrichtenstufen und seine eigene Nachrichtenkennung an das Bestätigungsverfahren 32 ab. Die Eingänge des Kennungsauswahlverfahrens sind das time-out-Signal, der Wert des timer 2 und bus free als auch cancel von dem Bestätigungsverfahren 32 und collision. Sowohl der Auswahl als auch der Bestätigungsprozeß sind mit der Kennungstabelle 33 verbunden, so daß Information entsprechend der Pfeildarstellung von dem Bestätigungsverfahren zu der Tabelle fließt und in gleicher Weise von dem Auswahlverfahren zu der Tabelle und vice versa.
Das Auswahlverfahren 31 wählt die Nachrichtenkennungen unter Verwendung der Tabelle und einer Zufallszahl aus. Die Zufallszahl wird ebenfalls als Basis für die Übertragungsverzögerung verwendet, um Kollisionen zu vermeiden, und sie wird ebenfalls in das Netzwerk gesendet, um eine Kollision im Falle einer gleichzeitigen Übertragung mit den gleichen Kennungen sicherzustellen.
Das Bestägigungsverfahren 32 empfängt alle Nachrichten und aktualisiert die Tabelle mit den vorgeschlagenen und verwendeten Kennungen. Es sendet ebenfalls die Abbruchnachrichten (cancel) zu dem Auswahlverfahren, wenn die gleiche Kennung in dem Netzwerk erkannt wird, und stellt sicher, daß vorgeschlagene jedoch nicht in Gebrauch genommene Kennungen freigegeben werden.
Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, empfängt das Auswahlverfahren 31 die cancel-, time-out-, und bus-free-Nachrichten. Es übermittelt die timer-start- und stop-Nachrichten. Der Wert des timer 2 wird der Zufallszahlgenerierung 41 zugeführt, welche mit dem Auswahlprozeß, der Übertragung der Vorschläge 42-44 und der Auswahl einer neuen Kennung 45 verbunden ist. Die Kennungen werden ebenfalls der Auswahl zugeführt, welche mit einem Speicher 48 verbunden ist, der die ausgewählte Kennung und eine Zufallszahl enthält. Aus diesem Speicher werden die Vorschlagsübertragungs- und freie Kennungs 47-Funktionen gesteuert. Zusätzlich steuert der Auswahlprozeß alle genannten Unterverfahren 41-47, inklusive der reset und initialize CAN Chipfunktion 46. Darüber hinaus empfängt der Auswahlprozeß ein Steuerungssignal von dem "I am using"-Unterprozeß.
Wie in Figur 5 dargestellt, startet das Kennungsauswahlverfahren durch Aktivierung der Funktion "reset and initialize CAN chip" eines mit dem Netzwerk verbundenen Knotens und durch Starten des ersten Timer (timer 2'). Der timer 2' kann ein frei laufender Zähler sein. Wenn der Bus frei ist (keiner der Knoten überträgt irgend etwas) wird eine Zufallszahl durch Lesen des Wertes des timers 2 generiert.
Danach wird das Verfahren zur Auswahl einer neuen Kennung aktiviert, und eine neue Kennung wird ausgewählt, indem diejenige Kennung gewählt wird, die sich an der durch die Zufallszahl festgelegten Adresse in dem Kennungsspeicher befindet. Wenn die Kennung frei ist, wählt der Knoten sie aus. Hiernach wird ein zweiter Timer gestartet, und das Verfahren wartet auf eine Nachricht in dem Netzwerk oder auf den Start der durch den zweiten Timer aktivierten watchdog Funktion. Wenn eine in dem Netzwerk übertragene Nachricht oder der Start der Zeitüberwachung detektiert wird, wird auf der Basis des Zufallssignals von timer 2' eine zufallsgesteuerte Verzögerung ausgewählt.
Nach der Verzögerung wird die erste Nachricht (I propose) in das Netzwerk abgesendet. Die Nachricht enthält die Kennung, die Zufallszahl und den "I propose"-Status. Die Zufallszahl wird verwendet, um eine Kollision im Falle einer gleichzeitigen Übertragung zweier Nachrichten sicherzustellen, weil die Kennungen, wie oben beschrieben wurde, nicht kollidieren, wenn sie identisch sind, wohingegen die Zufallszahlen kollidieren werden. Hiernach wartet das Verfahren eine der Verzögerung entsprechende Zeitspanne, um zu sehen, ob die Kennung bereits verwendet wird. In dieser Stufe ist die Steuergröße k, die die Anzahl der übertragenen "in use"-Statusnachrichten repräsentiert gleich null.
Hat nach dem Verstreichen der Verzögerung (time out) keiner der Knoten geantwortet, daß die Kennung bereits in irgendeinem anderen Knoten verwendet wird, wird die zweite Nachricht (in use) in das Netzwerk gesendet. Zur gleichen Zeit wird eine zweiter Timer gestartet, welcher z. B. nach 250 Millisekunden, ein time-out-Signal senden kann. Die zweite Nachricht wird z. B. drei Mal (k < 3) gesendet, wenn keiner der anderen Knoten geantwortet hat, daß die fragliche Kennung reserviert ist. Zwischen den Übertragungen wird eine Wartezeit von beispielsweise 250 Millisekunden eingerichtet.
Schließlich wird nach einer festgelegten Verzögerung die dritte Nachricht (I am using) übermittelt, und nach dem time-out-Signal verläßt das Programm den Auswahlprozeß.
Wenn ein anderer Knoten die fragliche Kennung an irgendeiner Stufe der Nachrichtenübertragung für sich selbst reserviert hat, (sein Vorschlag befindet sich auf einer höheren Stufe) oder eine Kollision der Nachrichten stattfindet, dann kehrt das Verfahren zu der Generierung einer neuen Zufallszahl zurück.
Wie in Figur 6 dargestellt ist, steuert das Bestätigungsverfahren 32 den Nachrichtenempfang 61, die Aktualisierung der Kennungstabelle 62, die Nachrichtenübertragung 63 und das Herabsetzen des Kennungszählers 64. Das Bestätigungsverfahren empfängt die time-out- und collision-Signale als auch die Kennung von dem Nachrichtenempfang. Darüber hinaus ist das Empfangsverfahren mit den Übertragungs- und Aktualisierungsverfahren verbunden.
Zusätzlich empfängt das Bestätigungsverfahren die eigene Kennung und die eigenen Vorschläge des Knotens und gibt start-timer-, stop-timer- und cancel-Signale ab.
Wie in Figur 7 dargestellt ist, wartet der Kennungsbestätigungsverfahren auf Nachrichten, die von anderen Knoten eintreffen. Wenn eine Nachricht eintrifft, wird sie mit der knoteneigenen Nachrichtenkennung verglichen. Wenn sie von den knoteneigenen Nachrichten abweicht, wird der Status der Nachricht in einem Speicher gespeichert. Wenn die Kennung mit der knoteneigenen Nachricht identisch ist, wird der Status der Nachrichten miteinander verglichen. Wenn die eintreffende Nachricht "does not accept" ist, wird dessen Status in die Tabelle geschrieben, und ein "cancel"-Signal wird an den Auswahlprozeß abgegeben.
Wenn die eintreffende Nachricht einen "proposes"-Status hat, und die knoteneigene Nachricht den gleichen Status aufweist, dann wird die eigene Nachricht des Knotens nicht in Benutzung genommen, sondern dem anderen Knoten überlassen. Wiederum wenn die eigene Nachricht des Knotens einen höheren Vorschlagstatus hat, sendet er eine "I don't accept"-Nachricht in das Netzwerk und wartet weiterhin. Ein entsprechendes Verfahren wird auch in den anderen Statusbereichen verfolgt Wenn die Nachrichten den gleichen Status haben, stellt der Knoten die Übertragung ein, und wenn dessen Nachricht einen höheren Status hat, setzt er die Übertragung fort. Jedesmal wenn der Knoten die Übertragung abbricht, aktualisiert er die Tabelle mit der Kennung des anderen Knotens.
Wenn nach der Übermittlung einer "I don't accept"-Nachricht keine Kollision stattfindet, beginnt der Knoten auf eine neue Nachricht zu warten. Wenn eine Kollision stattfindet, wird der CAN-Chip zurückgesetzt und initialisiert, bevor mit dem Warten auf eine neue Nachricht begonnen wird. Dies ist ein kontinuierlicher Prozeß. Wenn ein time out stattfindet, während der Knoten auf eine Nachricht wartet, werden die in dem "I propose"und "in use"-Status befindlichen Kennungszähler herabgesetzt, und der Knoten kehrt wiederum in Warteposition zurück. Die Figuren 5 und 7 zeigen für die Bedingung des Verlassens des Status eine Linie, und die hiernach vorzunehmenden Vorgänge werden unterhalb der Linie dargestellt.
Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt sind, sondern innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden Ansprüche variiert werden können. Z. B. wenn der Bereich der Nachrichtenkennungen in dem gesamten CAN-Netzwerk verwendet werden soll, kann ein Knoten für sich mehrere Nachrichtenkennungen durch das gleiche Verfahren auswählen.

Claims

1. Verfahren zum Zuteilen von Nachrichtenkennungen zu Nachrichten, die von den Knoten eines CAN-Datenübertragungsnetzwerks in einem Auzugsystems herrühren, derart, daß die Nachrichtenkennungen bei der nachfolgenden Übermittlung korrespondierender Nachrichten verwendet werden können,

dadurch gekennzeichnet,

daß,

- jeder Knoten (2-6) die in dem Netzwerk stattfindenden Datenübertragungen beobachtet bzw. überwacht und jede Nachrichtenkennung speichert, die bereits in dem Netzwerk verwendet wird, und daß

- ein Knoten, immer wenn er eine weitere Kennung anf ordert, eine gültige Nachrichtenkennung auswählt, die noch nicht als im Netzwerk in Benutzung befindlich gespeichert ist, wobei der Auswahlprozeß folgende Schritte umfaßt: Eine Nachricht, die die ausgewählte Kennung enthält, wird in das Netzwerk für einen Verfügbarkeitstest abgesendet, und der Auswahlprozeß wird wiederholt, wenn ein anderer Knoten bereits die entsprechende ausgewählte Kennung ausgewählt hat, in welchem Fall die Kennung als Nachrichtenkennung des anderen Knotens markiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Knoten beim Auswählen einer Nachrichtenkennung eine Zufallszahl verwendet, um eine Kennung in einer Kennungstabelle (33) oder dergleichen auszuwählen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Knoten abgesendete Nachricht zusätzlich zu der Kennung eine Zufallszahl enthält.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Nachrichtenkennung aufweisende Nachricht für einen Verfügbarkeitstest in Form dreier Nachrichten mit unterschiedlichem Status in das Netzwerk gesendet wird, und daß jeder Knoten die von einem anderen Knoten übermittelte Kennung aufhebt, wenn diese den gleichen oder einen geringeren Status als die eigene Kennung des Knotens aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Knoten mehrere Nachrichtenkennungen auswählen kann.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Knoten den normalen Betrieb aufnimmt, nachdem er eine Nachricht mit höchstem Status in das Netzwerk gesendet hat und die anderen Knoten diese akzeptiert haben, und daß während des normalen Betriebs der Knoten die Übertragungen in dem Netzwerk überwacht soweit die eigene Nachrichtenkennung betroffen ist, und daß er, wenn er herausfindet, daß ein anderer Knoten versucht, die gleiche Kennung in Benutzung zu nehmen, eine Abbruchmeldung absendet, die den Status der eigenen Kennung enthält.