用于尤其在电梯设备中传送数据内容的方法和数据网络与流程

1.本发明涉及一种用于在数据网络内传送数据内容的方法。本发明还涉及一种数据网络，该数据网络被配置为执行根据本发明的方法。本发明还涉及一种配备有这种数据网络的电梯设备。


背景技术：

2.数据网络尤其用于在不同设备或机器之间交换数据或信号。例如，以分布式方式布置的现场设备可以与中央控制装置交换数据和/或经由数据网络彼此交换数据。在这种情况下，例如，每个现场设备可以具有传感器和/或致动器。然后可以经由数据网络将由传感器记录的测量数据或其他信号传输到控制装置。替代地或补充地，例如以控制信号的形式的数据可以从控制装置传输到传感器或致动器。


技术实现要素：

3.下面以电梯设备中的数据网络为例描述数据网络和用于借助数据网络传送数据内容的方法的可能的设计方案。然而，应当指出，这里描述的数据网络的实施方式以及由此可执行的通信方法的实施方式也可以用于各种其他应用中。在这种情况下，这里描述的方案特别适用于多个现场设备要与控制装置通信并且现场设备在此彼此间隔较远地布置的应用。
4.在电梯设备中，电梯轿厢沿电梯竖井的移位通常由控制装置集中引起，控制装置控制驱动机的运行，电梯轿厢借助该驱动机进行移位。为了在这种情况下能够特别保证电梯设备运行期间的安全，许多安全装置通常以例如传感器、检测器和/或安全开关的形式分布在电梯设备上，借助传感器、检测器和/或安全开关可以识别电梯设备内的局部条件。
5.例如，在电梯轿厢可以行驶到多个楼层的电梯设备中，在每个楼层上都设置楼层门，楼层门可以可选地阻挡或释放楼层地面和电梯竖井之间的通道。在这种情况下，仅当所有楼层的楼层门都关闭时，才能移位电梯轿厢。为此，例如可以在每个楼层门上设置所谓的门传感器或门开关，当相应的楼层门正确关闭且锁定时，门传感器或门开关产生合适的信号。
6.这种门开关通常串联连接以形成安全链。安全链可以由电梯控制装置进行监控，并且只有当整个安全链以及集成在其中的所有门开关都闭合时，才允许电梯轿厢的移位。
7.然而，在所描述的安全链的常规实现方式中，在安全链被中断的情况下，一般并不容易看出集成在其中的门开关中的哪个当前是打开的并导致中断。此外，到目前为止，在安全链内仅传输与电梯门的关闭状态相关的非常简单、简短的信息，而没有进一步的信息。
8.在电梯设备中还通常设置有另外的传感器或其他与安全相关的装置，借助这些传感器或装置，例如可以测量电梯设备中的本地主要条件，以便电梯控制装置可以使用与此相关的信息。例如，可以在每个楼层上设置传感器，借助传感器可以确定相关楼层上的电梯轿厢是否位于停止位置之上或之下的容差范围内。例如，该信息可以用于紧跟在到达停止
位置前能够打开电梯门。然而，在这种情况下，电梯控制装置必须知道相应信号来自多个传感器中的哪一个。通常，这可能导致每个传感器必须单独地并因此以复杂的方式接线到控制装置。
9.尤其为了克服上述缺点，在现代电梯设备中使用数据网络，然后可以经由数据网络在多个传感器和电梯控制装置之间交换数据和信号。
10.数据网络可以理解为各种技术的、主要是独立的电子系统(例如计算机、传感器、致动器、主体和其他电子部件)的组合，其中，这种组合使各个系统能够相互通信。这里的目标可以是资源的公共使用。在这种情况下，通信通常使用预定义的协议进行，协议另外给出要以哪种方式对数据内容进行结构化和传输。在这种情况下，数据内容通常大多作为使用数据嵌入到具有通过协议规定的结构的所谓数据电报中。在这种情况下，在数据网络中，大多针对公共资源的访问实施分级管理，其中，数据网络的参与者充当主单元，并且所有其他参与者充当从单元。主单元唯一有权主动访问公共资源，例如待使用的公共数据传输通道。通常，从单元不能自行访问公共资源，而是必须等到主单元查询从单元或经由经过公共资源的连接向主单元指示从单元想要被查询时。
11.在这种情况下，除了通常在安全链内传输的与安全相关的信息之外，还可以经由数据网络传输其他非安全相关的信息。例如，经由数据网络可以将电梯设备的复杂呼叫设备的大量非安全相关的信息例如通过触摸板上的图像显示器进行传输。
12.传统上，在上下文中使用例如利用can总线架构(can-控制器局域网)的数据网络。
13.对于更现代的电梯设备，目标是使用替代性数据网络，该数据网络例如更加成本低廉、更易于安装、在错误分析方面具有优势和/或能够实现更快或更安全的数据传输。
14.例如，已经开发了称为以太网的数据网络。尤其是，已经开发了以太网标准ieee802.3bw.100base-t1，其在短距离内能够实现快速而稳健的数据通信。在这种情况下，这些数据网络通常是考虑到汽车应用中涉及的要求而开发的。尤其是针对这种数据网络开发了特殊的电子元件，也称为物理连接件(英文：physical layer)或简称phy。这种phy现在是标准元件并且成本低廉。
15.能够将已知的并且尤其为汽车应用完成开发的且成本低廉的电子元件、尤其是phy也应用于其他应用、尤其是电梯设备中的应用的数据网络似乎是有利的。
16.然而，在这种情况下，这会产生更严重的影响，因为开发用于汽车的数据网络及其电子元件、尤其是其phy，是为仅在通常小于15m的短距离内的数据传输而开发的。然而，在待应用于电梯设备中的数据网络中，通常在每个楼层上设置一个或多个传感器，这些传感器要经由数据网络与相对较远的控制装置通信。当数据网络例如由多个串行连接的电子元件形成时，则因此似乎有必要在每个楼层上重复或再次放大经由数据网络的待传输的信号。为此，在传统的以太网数据网络中，这例如需要电子元件，其中，微控制器读入传来的数据集或传来的信号序列，然后验证用于校验所传输的数据的完整性而一同送出的校验和(例如以太网crc32)并在必要时读出数据集中的数据或将自己的数据存储在数据集中，并且然后将数据集在必要时以增加的信号强度和/或新的校验和传输到具有新地址的下一电子元件。例如在具有1500字节的数据集的情况下，为此使用的循环已经导致显着的时间延迟。例如在非常高的电梯设备(其中必须在大量串行连接的电子元件上实施非常多的重复过程(例如超过100次重复过程))的应用中，可以以此方式在例如100mbps的较高数据传输
速率的情况下在从远程元件经由多个位于中间的元件到中央控制装置的数据传输中引起明显的延迟。这可能会引起例如几十毫秒的毫秒范围内的延迟。这会抑制或甚至防止在这种应用中数据传输的快速和/或可靠功能。
17.已为特殊应用情况开发了包括可在其中使用的数据传输协议的进一步开发的数据网络。例如，已知一种名为“ethercat”的特殊以太网现场总线，其能够实现非常快的数据传输、能够在很大程度上自由选择在此使用的拓扑结构、具有多样的适用性、实施简单、对于在此使用的电子元件具有相对较低的成本、较高功能安全性和/或具有其他优点。
18.此外，在de 102010003448a1中描述了一种寻址方法和通过这种寻址方法的通信网络，并且在de 102015117937b3中描述了一种通信网络、一种用于运行这种通信网络的方法和通信网络中的参与者。
19.us 2017/0222829a1描述了一种用于在数据网络内传送数据内容的方法，其中，参与者彼此串行连接以形成链。由参与者发送的数据报附加到参与者先前收到的数据电报上。
20.另外，可能需要一种用于在数据网络内传送数据内容的替代方法以及一种配置用于这种数据通信的数据网络。尤其是，可能需要一种用于在数据网络内传送数据内容的方法以及一种配置用于这种数据通信的数据网络，其中，优选地使用简单且能够成本低廉地使用的电子元件能够实现快速且可靠的数据交换，还尤其是在几十米到几百米的更长的距离上实现这种数据交换。此外，可能需要能够容易地配置和/或灵活地适应不同应用条件的通信方法或数据网络。此外，可能需要配备有这种数据网络的电梯设备。
21.根据独立权利要求中任一项的设计方案可以满足这种需要。在从属权利要求和下面的描述中对有利的实施方式进行限定。
22.根据本发明的第一方面，提出了一种用于在数据网络内、尤其是在电梯设备中传送数据内容的方法。数据网络在此具有主单元和多个从单元。主单元和从单元经由数据通信路径相互连接，以便在相互之间交换由多个位组成的数据电报。每个数据电报包括报头、数据报区和校验和。数据报区在这种情况下被配置用于串行存储多个数据报。每个数据报包括待传送的数据内容。校验和基于数据电报的剩余部分中的位唯一地或一一对应地进行计算。主单元和从单元经由数据通信路径彼此串行连接以形成链。主单元在这种情况下在朝向最后一个从单元的数据前进路径上向第一从单元传输数据电报。除了最后一个从单元之外，每个从单元经由第二数据接口将从主单元到第一数据接口的方向上接收的数据电报沿朝向最后一个从单元的方向传递。最后一个从单元通过经由第一数据接口将从主单元到第一数据接口的方向上接收的数据报朝向主单元的方向传回来启动数据返回路径。在数据返回路径期间，每个从单元经由第一数据接口将从最后一个从单元到第二数据接口的方向上接收的数据电报朝向主单元的方向传递。从单元具有用于传递和修改数据电报的处理器单元。至少一个、尤其是所有的处理器单元被配置为，在数据前进路径上读入和评估数据电报，并且当数据电报包含对各个从单元的请求时，在数据返回路径上将信息传输到主单元，在接收和评估相应的指令后立即开始对所请求的信息进行编排。
23.根据本发明的第二方面，提出了一种用于在数据网络内、尤其是在电梯设备中传送数据内容的数据网络。数据网络被配置为，执行根据本发明的第一方面的实施方式所述的方法。
24.这种用于在数据网络内、尤其是在电梯设备中传送数据内容的数据网络具有主单元和多个从单元。主单元和从单元经由数据通信路径相互连接，以便在相互之间交换由多个位组成的数据电报。在这种情况下，如上所述，每个数据电报包括报头、数据报区和校验和。主单元和从单元经由数据通信路径彼此串行连接以形成链。主单元具有主处理器单元和至少一个数据接口，并且每个从单元具有处理器单元以及第一数据接口和第二数据接口。主单元被配置为，在朝向最后一个从单元的数据前进路径上经由数据接口向第一从单元传输数据电报。除了最后一个从单元之外，每个从单元被配置为，经由第二数据接口将从主单元到第一数据接口的方向上接收的数据电报沿朝向最后一个从单元的方向传递，并且经由第一数据接口将从最后一个从单元到第二数据接口的方向上接收的数据电报沿朝向主单元的方向传递。最后一个从单元被配置为，通过经由第一数据接口将从主单元到第一数据接口的方向上接收的数据报朝向主单元的方向传回来启动数据返回路径。每个从单元被配置为，仅在数据返回路径期间修改数据电报，并且至少一个、尤其是所有的从单元的处理器单元被配置为，在数据前进路径上读入和评估数据电报，并且当数据电报包含对各个从单元的请求时，在数据返回路径上将信息传输到主单元，在接收和评估相应的指令后立即开始对所请求的信息进行编排。
25.根据本发明的第三方面，提出了一种具有根据本发明第二方面的实施方式所述的数据网络的电梯设备。
26.本发明的实施方式的可能特征和优点视为基于以下描述的构思和认知，包括但不限制本发明。
27.正如在开头已经提到的，本发明的目的是例如在较高的电梯设备中的应用中使用现代的数据网络结构，其中，需要长距离传输数据，并且在这种情况下许多电子元件形式的参与者要集成到数据网络中。
28.数据网络中的参与者在这种情况下经由一个或多个数据通信路径(也可以称为数据传输信道)相互连接，从而可以在参与者之间交换数据。数据通信路径在这种情况下可以在技术上以不同的方式实施，例如通过在参与者之间延展的电缆。在大多数情况下，在此相邻的参与者经由两个或更多电缆相互接线。
29.在例如根据以太网标准工作的传统数据网络中，待传输的数据内容在用作发送器的电子元件和用作接收器的元件之间交换。发送器在这种情况下可以是层次结构中主要的主单元，而接收器可以是次要的从单元。然而，在某些状况下，例如响应来自主单元的查询，从单元也可以充当发送器并向主单元或另一从单元发送数据内容。
30.数据内容在这种情况下通常嵌入在数据电报中。数据电报通常包括至少一个报头、数据报区和校验和。报头大多还包括有序实现数据通信所必需的信息，例如目标地址、类型规范等。数据报区被设置为，将待与数据电报一起传输的数据报形式的数据内容在一定程度上记录作为数据体(nutzlast)。在这种情况下，可以在数据报区存储多个数据报。校验和(例如crc32(32位循环冗余校验))用于错误检测，针对每个数据电报单独进行计算，并且通过考虑数据电报中包含的所有位值唯一地得出。
31.在传统的数据网络中，参与数据网络的元件向相邻的也参与数据网络的元件发送这种指定目标地址的数据电报。数据电报通常在那里完全被读入。然后可以通过将顺带发送的校验和与数据电报中的位值进行比较并由此检查数据电报的内容的正确性，从而检查
所传输的数据的完整性。只有在这两个过程步骤已经完成之后，通常才从所传输的数据电报中提取出预期来自各个元件或寻址到各个元件的那些数据。补充地或替代地，元件自身的数据可以存储在数据电报中，其中，通常在数据电报内为参与数据网络的每个元件设置专门分配的存储区域，该元件需要将其数据存储到存储区域中。在元件将可能修改的数据电报传递到下一元件之前，计算更新的校验和并将该校验和添加到数据电报中。
32.传统的数据网络中描述的过程虽然可靠并因此很普遍，但随之而来的是大量的数据处理工作。尤其是在非常多的参与者可能需要经由数据网络传输数据的应用中，并且还尤其对于由这些参与者中的每个参与者需要分别仅传输非常短的数据集，即数据很少的情况，在传统的数据网络中在数据传输时会出现大量的时间上的延迟。这尤其可以归因于实际的使用数据仅构成待经由数据网络传输并且要由网络参与者处理的总数据的一小部分。由此，可以显着减少在数据网络中用于传输待传递的数据内容的有效使用带宽。
33.在根据本发明的数据通信方法中，主单元和从单元经由数据通信路径相互串行连接以形成链。主单元在此在朝向最后一个从单元的数据前进路径上向第一从单元传输数据电报。除了最后一个从单元之外，每个从单元经由第二数据接口将从主单元到第一数据接口的方向上接收的数据电报沿朝向最后一个从单元的方向传递。最后一个从单元通过经由第一数据接口将从主单元到第一数据接口的方向上接收的数据电报朝向主单元的方向传回来启动数据返回路径。在数据返回路径期间，每个从单元经由第一数据接口将从最后一个从单元到第二数据接口的方向上接收的数据电报朝向主单元的方向传递。
34.在被配置用于执行以这种方式设计的数据通信方法的数据网络中，主单元具有主处理器单元和至少一个数据接口，并且每个从单元具有处理器单元以及第一数据接口和第二数据接口。主单元在这种情况下被配置为经由数据接口将数据电报在朝向最后一个从单元的数据前进路径上传输到第一从单元。除了最后一个从单元之外，每个从单元被配置为，尤其在数据前进路径期间经由第二数据接口将从主单元到第一数据接口的方向上接收的数据电报沿朝向最后一个从单元的方向传递，并且尤其在数据返回路径期间经由第一数据接口将从最后一个从单元到第二数据接口的方向上接收的数据电报沿朝向主单元的方向传递。此外，最后一个从单元被配置为，通过经由第一数据接口将从主单元到第一数据接口的方向上接收的数据报朝向主单元的方向传回来启动数据返回路径。
35.换句话说，这里呈现的数据网络的拓扑结构可以是线性的。主单元在这种情况下位于数据网络的第一侧，也可以称为起始端或上端。最后一个从单元位于数据网络的相反的第二侧，也可以称为末端或下端。在主单元和最后一个从单元之间还有多个另外的从单元。至少提到的另外的从单元在这种情况下优选地全部以相同的方式构造。每个提到的另外的从单元优选地具有至少两个数据接口。在这种情况下，每个提到的另外的从单元经由数据通信路径连接到两个相邻的从单元，其中，在前的从单元连接到第一数据接口并且随后的从单元连接到该从单元的第二数据接口。第一从单元和最后一个从单元除外。第一从单元以其第一数据接口连接到主单元并且以其第二数据接口连接到相邻的第二从单元。最后一个从单元以其第一数据接口连接到相邻的倒数第二个从单元，而其可选可用的第二数据接口不连接到任何相邻的从单元。
36.具有所描述的线性的链状拓扑结构的数据网络以及可以由此实现的通信方法特别适用于从单元沿着长距离分布地布置和/或数据内容需要连续传递到多个从单元的应
用。因此，这种类型的链状数据网络特别适用于电梯设备中的应用情况，在电梯设备中，例如在每个楼层上设置有从单元并且从单元可以与相邻楼层上的相邻从单元串行连接。主单元可以连接到最上部或最下部的楼层上的第一从单元，并且最后一个从单元可以相应地位于相反的最下部或最上部的楼层上。
37.在具有这种链状拓扑结构的数据网络中，可以首先将数据电报从主单元传输到第一从单元。然后，数据电报可以从第一从单元连续传递到后续的从单元，直至最终到达最后一个从单元为止。经过的路径称为数据前进路径。最后一个从单元将其特性识别为最后一个从单元，使得例如最后一个从单元缺少相邻的第二从单元，即在其第二数据接口上没有连接其他的从单元。当最后一个从单元接收到数据电报时，最后一个从单元因此不会将数据电报传递到第二数据接口，而是经由第一数据接口将数据电报发回至在前的从单元。由此，最后一个从单元启动数据返回路径。然后再次以相反的方向将数据电报从从单元传递到从单元，直至数据电报最终从第一从单元传输到主单元为止。
38.当每个从单元被配置为，仅在数据返回路径期间修改数据电报，或者仅在数据返回路径期间由从单元修改数据电报，则所描述的数据网络的链状拓扑结构以及可以由此实现的数据通信方法尤其是有利的。
39.换句话说，数据网络与其从单元按被配置为，使得数据电报在数据前进路径上不被修改，而是仅不经修改地从从单元被传递到从单元，直至数据电报已到达最后一个从单元。在这种情况下，每个从单元识别出，从单元在其第一数据接口接收数据电报，并且接着将该数据电报尤其基本上无延迟地、即即时地进一步传递给其相对的相邻的从单元。因此，在所谓的广播过程中执行数据前进路径。在最后一个从单元启动数据返回路径后，从单元然后在其第二数据接口上接收数据电报。在数据返回路径上，从单元然后将由其待传输的数据内容以数据报的形式存储在数据电报中。
40.通过所描述的允许从单元仅在数据返回路径期间将其数据内容存储在数据电报中的处理方式，可以在主单元和从单元之间非常高效和快速地建立数据传输。在数据前进路径上，从单元在这种情况下虽然可以监听被传递的数据电报中的数据，但数据不会被修改，而是被尽快地传递。因此，数据电报在很短的时间内到达最后一个从单元。只有当数据电报通过最后一个从单元被传回时，从单元才可以在数据返回路径上在需要时将其数据内容存储到数据电报中。
41.监听数据还可以将查询形式的请求作用到特定的寻址的从单元上，以便该从单元自行将数据内容传送到主单元。
42.从单元具有用于传递和修改数据电报的处理器单元。至少一个、尤其是所有的处理器单元被配置为，在数据前进路径上读入和评估数据电报，并且当数据电报包含对各个从单元的请求时，在数据返回路径上将信息传输到主单元，在接收和评估相应指令后立即开始对所请求的信息进行编排。处理器单元因此有利地在尽可能早的时间点开始编排所请求的信息，使得被请求的信息可以为了传输很早地被提供给主单元。信息的传输由此进行得非常快，因此用于通向主单元的数据返回路径的时间非常短。
43.在这种情况下，尤其提供所请求的信息，使得微控制器对从单元的信息(例如状态信息)进行编排并传输到cpld。一旦数据电报在数据返回路径上由相应的从单元传递，cpld就可以将所请求的信息几乎无任何时间损失地集成到数据电报中。
44.如果没有提供所描述的所请求的信息，则在通过从单元传输数据电报时可能会出现延迟，尤其是“即时”传输是不可能的，这是因为信息仍必须由处理器单元确定并且被传输至复杂可编程逻辑器件cpld(complex programmable logic device)，这将需要一定的时间。
45.这里描述的方案尤其仅用于传输与安全相关的信息。包含与安全相关的信息的数据电报在具有特殊类型规范(以太网类型)的报头中标识。以这种方式标记的数据电报然后通过所描述的方案被传输。除了与安全相关的信息之外，在同一数据网络中也可以传输如在传统的数据网络(例如根据以太网标准)中的非安全相关的信息。这些数据电报也可以经由报头中的类型说明来识别。
46.最后一个从单元尤其在启动数据返回路径之前等待一段较短的、可调节的时间段，例如在0.2至0.8毫秒之间的范围内。所提到的时间段尤其从最后一个从单元完全接收到数据电报的时间点开始计算。由此可以实现，在数据返回路径开始之前，所有的从单元已经对由主单元请求的信息进行编排。
47.根据本文所描述的数据通信方法的一种实施方式，该方法可以至少包括以下方法步骤：
[0048]-通过从单元从主单元或从相邻的从单元接收数据电报，并且在接收期间还将部分的数据电报传递到另一相邻的从单元或传递到主单元。
[0049]
该方法可以尤其包括其他的方法步骤：
[0050]-校验数据电报的校验和，
[0051]-在数据报区中的最后一个已经存储的数据报之后附加一个补充的数据报，其中，所补充的数据报包括从从单元待传送的数据内容，以及
[0052]-基于扩展有补充的数据报的数据电报的剩余部分中的位来计算新的校验和，并且将新计算的校验和附加到数据电报的末尾处。
[0053]
换句话说，作为第一措施，整个数据电报不必在可能被修改并最终被传递给数据网络的后续参与者之前才被读入。相反，部分的数据电报应该已经被传递，而相同数据电报的其他部分仍在被接收中。换句话说，数据电报应飞行地(即“即时”)仍在参与数据网络的一个从单元中被接收期间已由该资费单元(tarifeinheit)传递到后续的从单元或主单元。
[0054]
在这种情况下，在接收数据电报的一部分(即例如接收来自数据电报的位)和将数据电报的该部分传递到数据网络的后续参与者之间的时间延迟可能明显小于用于传输整个数据电报所需的时间。例如，由从单元接收到的数据可以基本上无延迟地被传递。“基本上无延迟”在这种情况下可能意味着，在接收和传递数据之间的时间间隔只需要从单元中的几个计算周期。在这种情况下，所需的计算周期的数量尤其可以明显小于用于传递整个数据电报所需的计算周期的总数。尤其是，在接收和传递之间，少于500个、优选地少于100个、更优选地少于20个计算周期的时间偏移可能是足够的。例如在数据传输带宽为100mbps或甚至明显更高的情况下，时间偏移因此可以明显小于于1μs，即在从数十ns到数百ns的范围内。
[0055]
例如可以通过为此使用的从单元的合适硬件设计来实施“即时”数据传输。为此，从单元尤其具有处理器单元，处理器单元除了微控制器之外还具有例如复杂可编程逻辑器件cpld(complex programmable logic device)以及两个物理连接件，即两个phy。cpld尤
其布置在两个phy之间，并且被选择或被配置成，使得能够基本上无延迟地(即仍在接收相同数据电报的数据期间)执行数据的传递。
[0056]
作为第二措施，提出将待与数据电报一起传输的数据内容以特定方式记录在数据电报中。在这种情况下，从单元将由它们确定的数据内容存储到数据电报中的方法和方式以及尤其是相应存储该数据内容的地点或存储位置原则上与传统方案不同。
[0057]
在上述的传统方案中，例如根据以太网标准协议，数据网络包括多少参与者，即尤其是多少从单元，在数据网络中通常是提前已知并存储的。在这种情况下，为每个参与者在数据电报中专门设置一个存储区域，该参与者需要将其数据内容存储到存储区域中。对于从单元当前不具有任何需要存储的数据内容的情况，相应的存储区域保持未使用状态。
[0058]
与上面描述的传统方案相比，在此处描述的方案中，数据报形式的数据内容不存储在数据电报中的之前已经为此确定的存储位置处。相反，每个从单元应该在数据电报的数据报区中将待传输的补充的数据报形式的数据内容串行存储在最后一个已经存储的数据报之后。换句话说，当从单元接收到数据电报时，从单元应该将待与这个数据电报一起发送的数据内容嵌入到这个数据电报的数据报区中，并且在这种情况下将相应的数据报直接存储在之前其他从单元已存储有其数据报的存储区之后。再次地，换句话说，从单元相应在数据报区中将要由其待传输的数据报串行附加到之前已经存储的数据报之后。
[0059]
通过所描述的将补充的数据报在数据报区中附加到已经存储的数据报之后，可以以更灵活和更易于配置的方式实现数据内容的通信。尤其是不需要为每个从单元已经提前在数据电报的数据报区中保留专门分配的存储位置。相反，数据电报最初可以相对较短，并且例如仅包括报头和校验和以及必要时的非常短的数据报区。数据报区最初可以不容纳数据报、仅容纳一个数据报或仅容纳几个数据报。通过连续地从从单元到从单元传递数据电报，每个从单元在必要时将其数据报附加到数据报区中。由此，数据报区连续增长。在这种情况下，数据报区的长度自动适应待由各个从单元进行传输的数据内容的数量。
[0060]
与上面描述的传统方案相比，因此可以避免不必要的较长的数据电报(在已经提前为每个从单元设置了专门的存储区域的数据报区中具有部分未使用的存储区域)需要经由数据网络进行传送。相反，数据电报并且尤其是其数据报区灵活地适应当前关于待传输的数据内容的要求，并因此不需要在这方面提前进行特殊配置。
[0061]
数据报区同样可以具有报头(pt、vers、len)。
[0062]
数据报也可以具有报头(src、cnt)和附加的crc。
[0063]
数据报区可以是以太网帧的数据体(payload)。
[0064]
因此，这里描述的用于在数据网络内传送数据内容的方案可以尤其在根据数据电报中的数据内容进行存储的协议方面结合数据电报从从单元到从单元即时被传递的方法和方式进行区分。
[0065]
尤其是，在这种情况下，为此而使用的数据网络可以在被配置用于实现这样的协议和这样的数据传递的方式的硬件部件方面与传统的数据网络进行区分。
[0066]
类似于传统的数据通信方法或传统的数据网络，校验接收到的数据电报的校验和。这种校验通常在接收到整个数据电报之后进行。如果在这种情况下确定数据电报中包含的位值与数据电报的校验和不一致，则可以将数据电报的缺失的完整性作为例如错误消息形式的信息存储到被传递的数据电报中。
[0067]
在给接收到的数据电报在必要时还补充自身的数据内容或自身的数据报之后，还为扩展有补充的数据报的数据电报计算新的校验和。然后将这个新的校验和附加到数据电报的末尾处，并因此与数据电报一起传输到下一接收器。新的校验和在这种情况下替换先前的校验和。
[0068]
所描述的以很小的延迟“即时”传输数据电报并将数据报附加到先前已经存储在数据电报的数据报区中的数据报上的过程尤其对于根据本发明的第一方面或第二方面所述的数据通信方法或数据网络的实施方式是有利的。在这种情况下，通过将“即时”以很小的延迟进行的数据传输的特征一方面与将数据报附加到之前已经存储到数据电报的数据报区中的数据报以及另一方面与数据网络的链状拓扑结构的特征的结合，以便产生积极的效果或协同作用。例如，当在电梯设备中使用时，数据电报可以非常快速地从主单元沿着链被引导直到最后一个从单元，并且然后从单元在数据返回路径上按顺序将其数据内容存储到数据电报中。
[0069]
根据在此描述的数据通信方法的一种实施方式，每个从单元可以被配置为，自行主动地开始与主单元的数据通信并且为此向主单元发送数据电报。在这种情况下，每个从单元应在主动开始数据通信之前执行冲突处理，并且仅当从单元当前未接收和传递数据电报时才自行发送数据电报。对于数据网络，这意味着，每个从单元被配置为，在主动开始数据通信之前执行冲突处理，并且仅在从单元当前未接收或传递数据电报时才自行发送数据电报。
[0070]
换句话说，从单元相应地不是仅在主单元通过接收数据电报请求这样做时才可以将数据内容传递到主单元。相反，从单元也可以自行(即自发地)生成数据电报，并经由其间的相邻的从单元将数据电报发送到主单元。如果视情况认为是必要时，这使得从单元能够主动地将数据内容传输到主单元。
[0071]
然而，在此为了避免在另外待经由数据网络执行的数据通信和待由从单元自发引起的数据通信之间发生冲突，从单元应当在主动开始其自发的数据通信之前执行冲突处理。在该冲突处理期间，从单元检查当前是否要在另外待经由数据网络执行的数据通信的范围内接收和传递数据电报。只有在不适用的情况下，从单元才开始自身的数据通信并自发地朝向主单元发送数据电报。在这种情况下，这种从单元的微控制器虽然原本可以设计为全双工运行，但是基于待执行的冲突处理可以至少有时仅在半双工运行下工作。
[0072]
根据一种实施方式，在本文提出的数据网络中，数据通信路径可以借助双绞线实现。在由此执行的数据通信方法中，然后可以经由双绞线形式的数据通信路径交换数据电报。
[0073]
换句话说，相邻从单元之间以及第一从单元和主单元之间的数据通信路径可以借助固定布线的线路来实施。对于这里描述的应用，在这种情况下，在数据网络的相邻参与者之间仅设置两个线路或换句话说是双线路就可能是足够的。在这种情况下，两个线路可以被构造为双绞线(有时也称为“双股线”或“绞线对”)，以由此减少尤其是可能由于电感耦合引起的干扰电压。
[0074]
通过仅具有两个线路的双绞线在数据网络的相邻参与者之间延展，可以限制布线耗费和/或数据通信路径所需的材料耗费。这在例如较长的电梯设备(其中，必须部分地经由十几个从单元在远距离上传输数据电报)的应用中可能是尤其有利的。
[0075]
在根据本发明第三方面的电梯设备的一种实施方式中，电梯设备可以具有控制装置并且在控制装置的控制下服务于建筑物中的多个楼层。数据网络可以在这种情况下沿着多个楼层延伸。在每个楼层上可以布置有安全装置，安全装置被配置为，确定数据内容并且将数据内容传输到数据网络的相应从单元上。电梯控制装置在这种情况下可以被配置为，从数据网络的主单元获取数据内容并基于数据内容控制电梯设备的功能。
[0076]
换句话说，在此处提出的数据网络在电梯设备中的具体应用中，主单元可以与电梯控制装置进行通信。每个从单元可以与在电梯设备上分布式布置的安全装置中的一个安全装置进行通信。在这种情况下，安全装置例如可以是监控电梯竖井门和/或轿厢门的正确关闭的门开关。补充地或替代地，安全装置还可以监控电梯设备内的其他特性，为了电梯设备的安全和/或可靠运行需要对这些特性进行监控。然后可以将关于由安全装置监控的特性的信息形式的数据内容从从单元通过数据网络传送到主单元。为此，从单元可以将相应的数据报嵌入数据电报中。主单元然后可以在接收到数据电报时将其数据内容转发到电梯控制装置。电梯控制装置然后可以控制电梯设备的功能，例如控制移位电梯轿厢的驱动机的运行。在这种情况下，可以具有有利的效果，这里描述的与数据网络的数据通信可以以能够特别快速、可靠、灵活使用的方式和/或以能够易于配置的方式实现。
[0077]
应当注意，本发明的一些可能的特征和优点在此一方面参考通信方法的不同实施方式并且另一方面参考可为此使用的数据网络或配备有这种数据网络的电梯设备来描述。本领域技术人员意识到可以以适当的方式转移、组合、适配或替换特征，以得出本发明的更多实施方式。
附图说明
[0078]
下面参考附图对本发明的实施方式进行说明，其中，附图和说明均不应解释为对本发明的限制。
[0079]
图1示出根据本发明的实施方式的数据网络。
[0080]
图2示出图1的数据网络的从单元的处理器单元。
[0081]
图3示出根据本发明的实施方式的电梯设备。
[0082]
图4以图示方式阐述根据本发明的实施方式的数据通信方法。
[0083]
图5示出用于根据本发明的实施方式的数据通信方法的数据电报的示例性数据结构。
[0084]
这些附图仅是示意性的，且并未按比例绘制。在各个附图中，相同的附图标记表示相同或作用相同的特征。
具体实施方式
[0085]
图1示出数据网络1，借助该数据网络可以在数据网络1的不同参与者之间传送数据内容。数据网络1包括主单元3和多个从单元5。主单元用“m”表示，并且从单元用“s1”、“s2”、...、“sn”表示。主单元3和从单元5经由双绞线9形式的数据通信路径7相互连接。
[0086]
在所示的示例中，主单元3和每个从单元5分别连接到电路形式的安全装置11，以用于安全地生成和/或处理数据内容。在这种情况下，主单元3连接到安全控制装置13，而每个从单元5分别连接到安全输入/输出单元(安全io)15。安全装置11在这种情况下被设计
成，使得满足增加的安全要求，例如安全完整性等级sil3。
[0087]
在所示的示例中，主单元3(m)和从单元5(s1-sn)经由数据通信路径9彼此串行连接形成链。主单元3在这种情况下具有主处理器单元17和数据接口19。可选地，主单元3还可以具有外部接口21形式的另外的接口，经由该外部接口，主单元3可以例如经由外部网络(例如普通以太网)与其他电子设备通信。每个从单元5具有处理器单元18、第一数据接口23和第二数据接口25。在这种情况下，除了第一从单元27(s1)和最后一个从单元29(sn)之外，从单元5的第一数据接口23和与之相邻的从单元5的第二数据接口25经由一个数据通信路径7相互连接。第一从单元27的第一数据接口23连接到主单元3的数据接口19。最后一个从单元29的可选地可用的第二数据接口25保持未使用状态。
[0088]
根据图2，从单元5的处理器单元18具有与复杂可编程逻辑器件cpld22处于通信连接的微控制器20。cpld22布置在两个物理连接件phy24、26之间并且与两个phy24、26通信。两个phy可以例如由nxp的tja1102形成。cpld22被配置为，使得基本上无延迟地(即仍在接受相同的数据电报的数据期间)执行数据的传递。为此，第一phy24连接到第一数据接口23，而第二phy26连接到从单元5的第二数据接口25。
[0089]
图3示出其中实施有数据网络1的电梯设备101。在电梯设备101中，电梯轿厢103和配重105可以借助驱动机107在电梯竖井109内竖直移位并且在这种情况下朝向不同的楼层111行驶。驱动机107的运行通过电梯控制装置113控制。在每个楼层111上设置有竖井门115，借助竖井门115可以阻挡或释放通往电梯竖井109或位于其后面的电梯轿厢103的通道。每个该竖井门115的当前关闭状态分别借助设置在各个竖井门115上的门开关117被监控。门开关117在这种情况下形成安全装置11、15，安全装置11、15根据竖井门115是打开还是关闭来确定并输出相应的信号或数据。
[0090]
为了能够以类似于传统安全链的方式将关于多个竖井门115的关闭状态的信息传输到电梯控制装置113，借助本文提出的数据网络1在门开关117和电梯控制装置113之间建立数据通信。每个门开关117在这种情况下可以作为安全装置11将其信号或数据传输到数据网络1的相应从单元5。然后可以经由数据网络1将数据传送到主单元3，并由主单元传递到电梯控制装置113。
[0091]
下面也参照图4阐述待经由数据网络1建立的数据通信的可能细节。
[0092]
在数据通信的范围内，将数据内容存储在数据电报31中或从数据电报31中读出。数据电报31由多个连续的位组成。每个数据电报31在这种情况下具有报头33(h)、数据报区35和校验和37(c
x
)。数据报区35在这种情况下包括一个或多个数据报d1、d2、...、d
n-1
、dn。
[0093]
为了能够经由数据网络1建立数据通信，主单元3被配置为，经由数据接口19将具有报头h、数据报区35(具有数据报d0和校验和c0)的数据电报31传输到相邻的第一从单元27。数据报d0可以例如包含对一个、多个或所有从单元5的指令。因此，主单元3经由链状的数据网络1在数据前进路径39的方向上将数据电报31发送到最后一个从单元29。
[0094]
在这种情况下，除了最后一个从单元29之外，每个从单元5被配置为，经由第二数据接口25将来自从主单元3的方向的以及在第一数据接口23处接收的数据电报31沿朝向最后一个从单元29的方向传递。在这种情况下，各个从单元5将来自在前的相邻从单元5的数据电报31转发到随后的相邻从单元5。在数据前进路径39上，该转发基本上无延迟地进行，也就是说，在从单元5还在接收相同的数据电报1的其他部分期间，从单元5以尽可能少的时
间延迟(即最好逐位地)将接收到的部分的数据电报31传递到下一相邻的从单元5。在这种情况下，在数据前进路径39期间，数据电报31的内容不被任何从单元5修改。因此，在数据前进路径39期间在数据电报31中也不需要改变校验和37。
[0095]
位于链末端处的从单元5将其功能识别为最后一个从单元29，使得最后一个从单元仅连接到单个相邻的从单元5。因此，不占用可选地可用的第二数据接口25。
[0096]
一旦最初由主单元3发送的数据电报31到达最后一个从单元29(sn)，该最后一个从单元29就经由第一数据接口23将接收到的数据电报31朝向主单元3的方向传回，即传回到倒数第二个从单元5(sn-1)，使得数据电报31然后沿着链在数据返回路径41中移动。最后一个从单元29(sn)尤其在完全接收数据电报31之后在再次传回数据电报31之前等待一段较短的、可调节的时间段，例如在0.2至0.8毫秒之间的范围内。然而，在数据返回路径41期间，从单元5(包括最后一个从单元29(sn))并非简单不经修改地将数据电报31转发到下一相邻的从单元5。相反，每个从单元5在必要时将数据报d1、d2，、、、，d
n-1
，dn形式的数据内容在数据电报31的数据报区35中补充地附加在最后一个之前已经存储的数据报之后。由主单元3发送的数据报d0在这种情况下尤其被覆盖。也可以将数据报d0再次发回到主单元3。
[0097]
在这种情况下，由于数据电报31在每次从从单元5传递到下一从单元5时都会被修改，因此所有的从单元5在接收到数据电报31时还检查其校验和37，以便能够评估所传输的数据的完整性。此外，在每个从单元5将其数据内容以补充的数据报的形式存储在数据电报31的数据报区域35中之后，每个从单元5基于补充的数据电报31的其余部分中的位计算新的校验和37，并且将这个新的校验和37附加到数据电报31的末尾处。先前的校验和37因此被更新或替换。
[0098]
在数据前进路径39上，从单元5的处理器单元18读入数据电报31并对其进行评估。如果数据电报31包含对各个从单元5的在数据返回路径41上向主单元3传输信息的请求，则各个处理器单元18在接收和评估相应指令后立即开始对所请求的信息进行编排并且尽可能地在cpld22中提供。
[0099]
图5以图示的方式阐述数据电报31。在这种情况下，在报头33、数据报区35和校验和37中给出在数据电报31中记录的数据的可能的或可选的实施方案、位长和内容。
[0100]
数据电报31基本上根据符合ieee802.3构造相应于以太网数据块格式的以太网ii。报头33以7字节长度的前导码(preamble)开始，其后是所谓的具有1字节长度的帧起始定界符(sfd)。之后是具有分别为6字节长度的目标mac地址和源mac地址(mac destination，mac source)。目标mac地址标识应当接收数据电报31的网络站点并且源mac地址标识发送了数据电报31的网络站点。然后，可选地，之后为所谓的具有4字节长度的vlan-tag(802.1q tag)。之后紧接的是具有2字节长度的类型规范(ethertype)，类型规范是报头33的结尾。借助类型规范可以区分不同类型的数据电报31。类型规范还确定是根据传统的以太网标准还是根据这里描述的用于与安全相关的数据的方法来传输数据电报31。紧接报头33之后是数据电报31的数据报区35(payload)，数据报区35可以具有在46至1500字节之间的长度。数据电报31由具有4字节长度的校验和(crc32)结尾。
[0101]
在所示示例中，数据报区35被设计为安全帧43。这是通过在传统以太网标准中未使用的特殊类型规范(例如0xeeb0)来确定和标识的。安全帧43以具有1字节长度的数据标识符(pdu)开始。数据标识符指定在安全帧内传输的数据的类型。因此，数据标识符对于安
全帧43而言具有与用于整个数据电报31的类型规范(以太网类型)类似的功能。紧接数据标识符之后是具有5位长度的版本信息(vers)。版本信息给出构建安全帧43所依据的版本。紧接版本信息之后是具有11位的长度信息(len)。长度信息给出安全帧43的后续使用数据45(payload)的长度。这些使用数据45可以包括43至1496之间的字节。
[0102]
安全帧43的使用数据45由相继布置的相同构造的具有分别为8字节长度的数据报46(图4中的d
1-dn)组成。从最大长度为1496字节的使用数据45中由此得出数据报46的最大数量为187。每个数据报46以1字节长度的源信息(src)开始，源信息标识发送数据报46的从单元5。这之后是1字节长度的计数器(cnt)，计数器在每次由从单元5发送数据报46时递增。由此可以检查从单元5是否仍然无误差地工作。然后是将从单元5在数据报46中传输的4字节数据(data)。数据报46由2字节长度的校验和(crc16，具有16位的循环冗余校验)结尾，该校验和以类似于数据电报31的校验和37的方式被计算并且用于检查数据报46的完整性。
[0103]
在所示示例中，安全帧43的使用数据45包括两个相继布置的数据报46。通常，每个从单元5在数据返回路径41上将数据报46附加到安全帧43的使用数据45。由此示出在附加倒数第二个从单元sn-1的数据报46之后使用数据45的构造。倒数第二个从单元sn-1的数据报46(图4中的数据报d
n-1
)在这种情况下紧接在最后一个从单元sn的数据报46(图4中的数据报dn)之后。
[0104]
从单元5还可以将一个以上的数据报46附加到安全帧43的使用数据45。如果相应的从单元5想要传输多于4个字节的数据，则可能是这种情况。
[0105]
例如phy和cpld的形式的数据通信或在数据网络1中使用的硬件部件原则上被设计用于全双工通信。从主单元3出发沿数据前进路径39朝向一个或多个从单元5的向下通信在这种情况下可以优选地仅由主单元3引起。在该数据前进路径39期间，从单元5分别尽可能快地即时且不经修改地传递数据电报31，但可以“监听”数据电报31的内容。在随后的数据返回路径41期间，从单元5虽然还以尽可能少的时间延迟即时传递数据电报31，但在这种情况下也补充地将自身的数据内容作为数据报存储到数据电报31中并且还接着更新校验和37。
[0106]
因此，在朝向数据返回路径41的方向上的数据通信可以由主单元3引起，方式为，该主单元3最初沿着数据前进路径39发出数据电报31并且然后将数据电报31从最后一个从单元29传回至数据返回路径41上。
[0107]
替代地，从单元5本身还可以自发地发起在数据返回路径41的方向上的数据通信。为此，从单元5可以自行主动地在第一数据接口23处输出数据电报31并因此在朝向主单元3的数据返回路径41上将数据电报31发送到相邻的从单元5。然而，从单元5应该在主动开始这样的数据通信之前执行冲突处理，并且只有在从单元5当前没有接收其他数据电报31并且数据电报31不需要被传递的情况下才自行发送数据电报。
[0108]
通过这里描述的数据通信的方案和可以为此使用的数据网络1(具有所述的可接受限制和专用协议)的方案，也可以将物理连接、即phy用于其他应用，phy最初是为以太网标准ieee802.3以及100base-t1用于汽车工业而开发的并且迄今为止低成本地、快速地且稳健地用于汽车中的短距离数据通信。
[0109]
尤其是，通过所述的修改可以实现在例如电梯设备之类的领域的应用，其中，数据必须在相对较长的路径上传送。在这种情况下，100base-t1的物理位置能够经由用于非危
急安全的数据电报的标准ip协议与本文档中指定的用于危急安全的数据电报的危急安全协议来将不同的应用进行结合。危急安全以及非危急安全的数据电报为此根据其报头中的类型规范(以太网类型)进行区分。信号或数据电报通过具有全双工通信能力的100base-t1线路以结点到结点的方式同时在数据前进路径和数据返回路径的方向上传输。
[0110]
最后，应当指出，诸如“具有”、“包括”等术语不排除任何其他元件或步骤，并且诸如“一个”或“一”等术语不排除多个。还应当指出，已经参考一个上述实施例而描述的特征或步骤也可以与上述其他实施例的其他特征或步骤结合使用。权利要求书中的附图标记不应被视为限制。