CN102084625A - 用于将电气设备连接到网络上的通信模块以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将分别具有单独的物理接口的电气主设备连接到不同外部网络上的通信模块,其中通信模块通过接口与主设备相连接并提供至少两个物理接口,从中可以选出一个合适的物理接口用于与电气主设备的单独的接口连接,并且其中通信模块具有与相应的外部网络匹配的网络连接器。为了可以与各个主设备无关地开发通信模块和将这些通信模块重新应用于许多不同的主设备而规定:主设备具有处理器,该处理器用于标识通信模块和用于选出至少一个适合于主设备的借助串行通信的物理接口。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将分别具有单独物理接口的电气主设备连接到不同的外部网络上的通信模块,其中通信模块通过接口与主设备相连接并提供至少两个物理接口,从这些物理接口中可以选出一个合适的以用于与电气主设备的单独的接口连接,并且其中通信模块具有与相应的外部网络匹配的网络连接器,以及本发明涉及一种方法,该方法用于分别借助单独的物理接口通过通信模块将电气设备连接到不同的外部网络上,其中通信模块通过接口与电气设备相连接并提供至少两个物理接口,从这些物理接口中选出一个合适的以用于与设备的单独的接口连接,并且其中由通信模块通过接口所传输的信号与相应的外部网络相匹配。
背景技术
在WO-A-2005/124569,EP-A-177 9252以及EP-A-882800中说明了开始时所述方式的通信模块以及方法。特定产品系列内的接口的模块化和标准化是现有技术。但是这仅考虑了特定产品的要求。
发明内容
从此出发,本发明所基于的任务在于,将开始时所述方式的通信模块以及方法改进为使得可以与各个主设备无关地开发通信模块并且所述通信模块可以重新应用于许多不同的主设备。
根据本发明通过通信模块如下来解决该任务:主设备具有处理器以用于标识通信模块和用于选出至少一个适用于主设备的借助串行通信的物理接口。
在方法方面根据本发明如下来解决该任务:主设备通过应用标识和识别信号来标识通信模块,并选出至少一个由通信模块提供的物理接口。
该通信模块以及该方法在任何必须能够通过外部网络通信的设备中得到应用。
所述设备称为“主设备”,并可以划分为其主功能和通信功能(模块或选项)。两个部分应通过设备主接口相连接。
主设备当然只须提供多个子接口中的一个,而通信模块必须提供所有接口、优选四个接口。由此可以按照应用的要求对接口在主设备中的实现进行优化(效率对成本),并且尽管如此仍保留了从大量的通信选项模块的供应中进行选择的可能性,但是这些通信选项模块全部与单独的接口相匹配。
对于需要连接到一个或多个通信网络上的主设备来说,不再存在对于每一个单个的网络重新进行实现的必要性,而是仅仅一次性地实现标准化的主接口,然后从现有通信模块的清单中选出所需要的通信选项模块。由此可以降低总开发费用。也可以在不同产品的范围内协调每个网络的特性。
标准化内部接口的规范使得能够与各个主设备无关地开发通信模块并且所述通信模块能够重新应用于许多不同的主设备。只要通向主设备的接口符合定义,则通信模块的内部硬件架构是不重要的。只要通向通信模块的接口符合定义,则这同样适用于主设备。
附图说明
不仅从权利要求、从这些权利要求中获悉的单独的和/或组合的特征中,而且也从附图中获悉的优选实施例中,得出本发明的其它细节、优点和特征。
图1示出主设备到不同网络上的连接。
图2示出具有通向主设备的接口的通信模块的示意图。
图3示出50极紧凑型面积插头的信号的物理视图。
图4示出30极插头的信号的物理视图。
具体实施方式
图1示出电气主设备HG,该电气主设备HG可以通过通信模块KomM1,KomM2,KomM3连接到诸如以太网或现场总线的不同的外部网络N1,N2上。通信模块KomM1通过可称为设备主接口的接口DHI与主设备相连接,以便利用该主设备的设备功能并使这些设备功能可供网络N1,N2使用。例如PLC,DCS和/或CET的中央控制同样可以与网络N1,N2相连接。
主设备接口DHI由例如在图1和2中所示出的多个部分所组成。该主设备接口DHI包括优选构成为50管脚紧凑型快速插头或30管脚插头的插接连接DHI-SV1,DHI-SV2。从图3和4中可获悉插头分配。通过接口进行模块标识和基本的硬件配置。
信号本身可以如下来分组:
-DPM,16位数据并行接口
-在具有附加的交换信号和数据流控制信号的物理(位)层面上的UART
-在具有附加的交换信号的物理(位)层面上的SPI
-在物理层面上的CAN
-识别信号
-电源(PWR)。
在此,若干信号共享同一个物理插头管脚,这只是因为不同时使用这些信号才有可能。尤其是多重使用并行接口的信号D8至D15。
主设备接口DHI还包括没有详细示出的机械元件,例如壳体、印制电路板。
该部分确保了不同通信模块KomM1,KomM2,KomM3的可交换性,即在多个不同的主设备HG中针对网络N1应用一个模块。
此外,将协议DHI分配给接口DHI,以便通过该接口进行通信。该协议运行在物理(位)层面的驱动器之上。
不同于现有技术,根据本发明的接口的定义或模块KomM预先给定不仅两个物理层面或接口,而是优选四个物理层面或接口(16位并行数据,UART,SPT和CAN),其中每一个都可以由主设备HG选出。
根据本发明的定义附加地实现了同时使用并行的接口、UART接口和简单的CAN接口。
此外,插头DHI-SV1,DHI-SV2的定义即实现了根据图3的50极插头的使用也实现了根据图4的30极插头的使用,并且以两者可交换的方式来实现。
此外,不通过静态信号而是借助串行通信来进行通信模块KomM的标识以及具有所有必要参数的物理接口DPM,CAN,UART,SPI的选出。
所应用的通信模块KomM既可以配备在其上执行接口协议的自己的通信处理器KomP,也可以是“愚钝(dummer)”方式的,也就是使得只存在用于转换到另一种物理媒体上的装置UMS以及用于电势分离的装置POT。
只将优选四个物理接口DPM,CAN,UART,SPI中的一个以及标识和探测接口实现到主设备HG中,其中或者应用50极插头或者应用30极插头。
通信模块KomM必须提供所有必要的东西,以便通过为所意旨的外部网络N1,N2进行通信。在主设备接口DHI上必须实现所有确定的物理子接口DPM,CAN,UART,SPI或仅实现一个子集。
具有30极插头的通信模块KomM可以由具有30极插头以及50极插头的主设备HG使用。
具有50极插头的通信模块KomM只能由具有50极插头的主设备HG使用。
在接通电压EV之后,主设备HG通过应用标识和识别信号来标识通信模块KomM。在此,通信模块KomM传输其特征标记,该特征标记含有关于所实现的(通向主设备的)物理子接口的信息以及所支持的通信参数并且同样给出关于以下情况的消息:是否涉及(具有DHI-P协议的)智能模块,还是涉及具有媒体转换器UMS和与外部网络的电势分离POT的愚钝模块。
然后主设备HG根据通信模块的特征标记进行基础硬件配置。随后主设备HG或者接通到高级协议DHI-P上,或者承担愚钝模块的控制。
智能通信模块KomM必须提供为了通过外部网络N1,N2进行通信所需要的任何装置,而且也必须提供例如微处理器KomP的装置,以便可以借助高级协议DHI-P在外部网络N1,N2和主设备HG之间交换任何形式的信息。
愚钝通信模块KomM必须提供电势分离和到外部网络N1,N2的媒体上的转换,也必须提供所有使得主设备可以通过主接口读取通信模块的特征标记的装置。此外,必须提供使得主设备可以在通信模块上控制分配给外部网络的例如LED的光学显示器的装置。
主设备接口DHI定义在某个主设备HG和对任何外部网络N1,N2实现访问的模块化选项之间的接口。
接口DH1优选是设备内部的接口。对于处理器之间的直接的通信连定义所有的信号,所以不必使用收发信机。
接口DH1允许:
-主设备HG和通信模块KomM使用微处理器KomP,HGP,以便运行用于数据交换的高级协议DHI-P。在此情况下将通信模块KomM称为“智能模块”;
-只有主设备HG具有如下微处理器(HGP),该微处理器(HGP)具有不用于数据交换但是用于控制通信模块的高级协议。在此情况下将通信模块称为“愚钝模块”。
-对于并行的和串行的子接口定义接口信号。串行的子接口是UART,SPI和CAN。
-对于50极插头和—在没有物理的并行接口情况下—也对于30极插头将接口信号定义为使得具有30极插头的模块和具有50极插头的设备可以互操作并且相反。
-用于提供所有或单个子接口的通信模块KomM。
-只提供一个或多个子接口的主设备HG。
-通过简单的串行接口(串行的特征标记)来标识通信模块KomM。
-通过简单的串行的接口进行基础硬件配置,即选出物理子接口和传输参数。
-在进行了基础硬件配置之后,激活高级协议DHI-P。
Claims (22)
1.一种用于将分别具有单独的物理接口(IPS)的电气主设备(HG)连接到不同外部网络(N1,N2)上的通信模块(KomM),其中通信模块(KomM)通过接口(DHI)与主设备(HG)相连接并提供至少两个物理接口(DPM,UART,SPI,CAN),从这些物理接口(DPM,UART,SPI,CAN)中能够选出一个合适的物理接口以与电气主设备(HG)的单独的物理接口(IPS)连接,并且其中通信模块(KomM)具有与相应的外部网络(N1,N2)匹配的网络连接器(NV),
其特征在于,
主设备(HG)具有处理器(HGP),该处理器(HGP)用于标识通信模块(KomM)以及用于选出至少一个适合于主设备(HG)的借助串行通信的物理接口(DPM,UART,SPI,CAN)。
2.按照权利要求1的通信模块,
其特征在于,
通信模块(KomM)构成为智能通信模块,包括例如通信处理器(KomP)的装置,通过该通信处理器(KomP)借助接口协议能够在外部的网络(N)和主设备(HG)之间交换任何形式的信息。
3.按照权利要求1的通信模块,
其特征在于,
通信模块(KomM)构成为“愚钝的”通信模块,包括用于电势分离和/或将信号转换到外部网络(N)的媒体上的装置和/或用于由主设备(HG)通过接口(DHI)读取通信模块(KomM)的特征标记的装置。
4.按照以上权利要求至少之一的通信模块,
其特征在于,
将通信模块(KomM)实现为主设备(HG)的集成的组成部分。
5.按照以上权利要求至少之一的通信模块,
其特征在于,
通信模块(KomM)通过用于实现接口(DHI)的50极插接连接器(SV1)与主设备(HG)相连接。
6.按照以上权利要求至少之一的通信模块,
其特征在于,
通信模块(KomM)通过用于实现接口的30极插接连接器(SV2)与主设备相连接。
7.按照以上权利要求至少之一的通信模块,
其特征在于,
通信模块(KomM)具有能由主设备(HG)操纵的装置以用于控制通信模块(KomM)的分配给外部网络的光学显示器。
8.按照以上权利要求至少之一的通信模块,
其特征在于,
接口(DHI)能够作为例如UART,SPI或CAN的串行接口和/或例如DPM的并行接口进行切换。
9.按照以上权利要求至少之一的通信模块,
其特征在于,
主设备(HG)提供一个或多个物理接口(IPS1,IPS2)。
10.一种用于分别借助单独的物理接口(IPS1,IPS2)通过通信模块(KomM)将电气设备(DH)连接到不同外部网络(N1,N2)上的方法,其中通信模块(KomM)通过接口(DHI)与电气设备(DH)相连接并提供至少两个物理接口(DPM,UART,SPI,CAN),从中选出一个合适的物理接口以与设备的单独的接口(IPS1,IPS2)连接,并且其中由通信模块(KomM)将通过接口(DHI)所传输的信号与相应的外部网络(N)相匹配,
其特征在于,
主设备(HG)通过应用标识和识别信号来标识通信模块(KomM),并选出由通信模块(KomM)所提供的物理接口(DPM,UART,SPI,CAN)中的至少一个。
11.按照权利要求10的方法,
其特征在于,
通信模块(KomM)向主设备(HG)传输特征标记,其中特征标记含有关于实现在通信模块中的物理子接口(DPM,CAN,UART,SPI,cfg&pwr)的信息以及所支持的通信参数。
12.按照权利要求10或11的方法,
其特征在于,
主设备(HG)根据所接收的通信模块的特征标记实施基础硬件配置。
13.按照权利要求10至12至少之一的方法,
其特征在于,
通过优选在通信模块的通信处理器中所执行的接口协议来实施在主设备(HG)和外部网络(N)之间的数据交换。
14.按照权利要求10至13至少之一的方法,
其特征在于,
主设备(HG)承担“愚钝的”通信模块的控制,其中执行所传输的信号到外部网络(N)的物理媒体上的转换和/或在通信模块(KomM)中的电势分离。
15.按照权利要求10至14至少之一的方法,
其特征在于,
由通信模块(KomM)向主设备(HG)所传输的特征标记含有关于以下情况的消息:通信模块(KomM)是否是具有通信协议的智能通信模块,还是具有媒体转换器和/或与外部网络的电势分离的“愚钝的”通信模块。
16.按照权利要求10至15至少之一的方法,
其特征在于,
主设备(HG)按照特征标记转换到通信协议上,或承担“愚钝的”通信模块的控制。
17.按照权利要求10至16至少之一的方法,
其特征在于,
对于在处理器之间的直接的通信连接,定义在主设备(HG)和通信模块(KomM)之间交换的信号。
18.按照权利要求10至17至少之一的方法,
其特征在于,
对于并行的和/或串行的接口定义接口信号,其中传输按照UART标准、SPI标准和CAN标准的串行信号。
19.按照权利要求10至18至少之一的方法,
其特征在于,
对于50极插头(SV1)或30极插头(SV2)将接口信号定义为使得具有30极插头的通信模块和具有50极插头的主设备能够互操作并且相反。
20.按照以上权利要求至少之一的方法,
其特征在于,
由主设备(HG)通过简单的串行接口(串行的特征标记)进行通信模块(KomM)的标识。
21.按照以上权利要求至少之一的方法,
其特征在于,
通过串行接口进行基础硬件配置,即选出物理子接口和传输参数。
22.按照以上权利要求至少之一的方法,
其特征在于,
在进行基础硬件配置之后必要时激活高级协议。
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