CN104380666B - 现场总线系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种现场总线系统，所述现场总线系统包含设计为主设备模块的至少一个总线模块，所述主设备模块具有用于连接至网络的至少一个连接装置且具有用于连接可参数化IO链路装置的至少一个端口。所述现场总线系统使用数据存储装置，所述数据存储装置经设计为IO链路装置且可连接至用于连接IO链路装置的至少一个端口，且连接至主设备模块的IO链路装置的所有参数存储在所述数据存储装置中且可由主设备模块读出。

Description

现场总线系统

技术领域

本发明涉及一种现场总线系统和数据存储装置。

背景技术

在机械和设备工程领域中以及在自动化工程中，已证明大量标准化现场总线系统提供了对平行单独布线的良好替代。现今，多个所谓的现场总线模块通过现场总线连接至中央控制装置。终端装置又连接至现场总线模块。最近，IO 链路连接已用于将终端装置连接至现场总线模块。当完成这个操作时，现场总线模块接替IO链路主设备的功能。终端装置可为(例如)机器中的传感器、致动器、显示装置、操作装置或较小驱动器。在许多组装设备中，用于配线/布线的空间要求和用于电气设施的开关盒的空间要求通常超过机械搬运系统的安装空间。用于工作时间的成本以及安装传输信号到机器的硬件所需的材料的成本几乎总是超过连接的二进制传感器和致动器的购买成本。出于这个原因，为了避免昂贵且复杂的布线及减少成本，通常省去具有模拟信号或串行接口的传感器、可参数化多信道传感器或具有诊断功能的装置(即使使用所述装置实际上会是有利的)。

为了处理这个问题，相关制造商联盟已规定针对更智能的传感器/致动器接口(被称为”IO链路”)的新标准。计划将IO链路标准化为标准IEC 61131-9规范中的国际公开标准。通过描述文件IODD(IO链路装置描述)来描述IO链路装置。作为描述语言，IODD应标准化为标准ISO 15745规范中的公开标准。IO 链路是用于传感器与致动器之间的信号传输的双向串行点对点连接及机器的IO 层。原则上，IO链路在IO链路主设备与作为从设备的所连接的IO链路装置之间传输数据。接口也用于能量供应。现场总线模块以及SPS接口总成可以用作 IO链路主设备。IO链路向下兼容到二进制标准传感器且通常使用无屏蔽的三线或五线标准线缆。当现场总线层负责使各个机器或机器的组件与设备的控制系统互连时，IO链路被分配到机器或传感器致动器层。现场总线层包含大多数例如大体用于机械和设备工程中的标准化现场总线。常用的现场总线为(例如) PROFIBUS-DP、Interbus、DeviceNet、CC-Link和CANopen。最近，还已使用基于以太网的现场总线标准，例如PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT以及 Ethernet POWERLINK。以特别有利的方式使用现场总线，以桥接各个参与者之间的较长距离，所述距离可为几百米至(有时)超过10km。

除纯函数信号外，还总是在机器中发现与安全性相关并用于为人们及设备提供安全性的信号。常用的安全信号来自安全装置和安全开关，例如，门安全开关、门锁开关装置、光幕、紧急停机开关等。在下文中，术语"安全装置"始终指代这种安全装置和安全开关。

在这种现场总线系统中，在一些情况下，必须更换现场总线模块，或(如果使用IO链路装置)必须更换IO链路装置或还有主设备总成。这个程序具有一个普遍问题：必须复制存储在各个装置中的数据(例如，地址、参数等等)。

在DE 10 2008 060 004B4中描述了一般种类的现场总线系统，其中至少一个现场总线模块具有用于至少一个地址插头的一根地址插脚，且其中现场总线模块借助连接至少一个地址插头而得知现场总线模块在网络中的地址。借助固定装置可将插头附接到线缆和/或应用程序，由此确保插头不会遗失。插头可用于定位且由此识别网络内的现场总线模块。出于这个目的，地址被存储在插头中。以这种方式，可以一种简单的方式(且尤其是在不引起高制造开支的情况下)为系统提供现场总线模块的地址，及因此可定位现场总线模块。

在装备有可参数化IO链路装置的现场总线系统中，当(例如，由于故障或缺陷)更换可参数化IO链路装置时，必须恢复IO链路装置的参数集。

从版本1.1的IO链路装置的使用可知，当更换可参数化IO链路装置(例如，传感器或致动器)时，在通过主设备总成将IO链路装置的参数的先前创建复本传送至更换的替代装置中并且将所述复本存储在所述替代装置中的服务的情况下，促进了装置参数的自动复制。当首次启动主设备总成(所谓的IO链路主设备)与新更换的IO链路装置之间的通信连接时，所述情况自动发生。以这种方式，有缺陷装置的交换以非常有利的方式精简成有缺陷装置的机械更换。由主设备总成执行正确参数供应。

但是，现在的问题是以下情况：还必须更换(例如)与若干IO链路装置连接的主设备总成自身。

发明内容

现在，根据本发明的现场总线系统具有以下优点：例如，如果发生故障，主设备总成也可以一种容易的方式被更换，其中在这种情况下，更换还被准精简成机械交换。达到这种情况是因为数据存储装置由主设备总成读出，所述数据存储装置体现为IO链路装置且连接至打算用于连接IO 链路装置的主设备总成的至少一个端口且具有存储器，连接至主设备总成的IO 链路装置的所有参数保存在所述存储器中。以这种方式，连接至主设备总成的所有IO链路装置的所有参数以及与主设备总成相关的其他数据从数据存储装置的存储器被读出并恢复到新更换的主设备总成的相应存储器。因此，在不必使用极高的制造成本来重新读入或确定连接至主设备总成的所有IO链路装置的参数的情况下，主设备总成的更换也可精简成机械更换。

本发明 的现场总线系统的有利的其他发展和加强是可能的。因此，在有利的实施方式中可设想将数据存储装置体现为不具有线缆出口的IO链路装置插头。在这种情况下，如果发生主设备总成的更换，只需将这个IO链路插头插入IO链路插入位置，以便执行连接至主设备总成的所有IO链路装置的参数化以及主设备总成自身的参数化。尤其在实际使用中，已证明呈插头形式的所述实施方式是非常有利的。

有利地，数据存储装置包含出于与主设备总成双向通信的目的的通信装置。借此，可确保将主设备总成的最近的数据提供到数据存储装置中，尤其是当所述数据涉及可随着时间改变的参数时如此。

进一步，有利的规定，在插入状态中，可通过IO链路装置端口为数据存储装置供应能量。以这种方式，可省去单独的能量供应器。

有利地，数据存储装置包含至少一个控制元件(例如，按钮、键盘等等) 以及光学和/或声学显示装置。所述显示装置用于向主设备总成提供数据(参数) 的成功传输的光学/声学显示。

为确保容易并稳固的搬运，规定数据存储装置(即，特别是IO链路装置插头)可在主设备总成处紧固在柔性固定装置上或紧固在通向或远离所述柔性固定装置的线缆上。以这种方式预防遗失数据存储装置。

原则上，可使用最多样化的现场总线系统。尤其优先使用基于以太网的网络。

附图说明

本发明的实施方式在图式中得以图示并在以下描述中得以更详细的描述。

在附图中图示了在其中使用本发明的现场总线系统的示意性表示。

具体实施方式

附图图示了用于控制终端装置的现场总线系统的示意性表示，所述终端装置体现为IO链路装置。中央控制装置(控制器100)一方面体现为PLC(可编程逻辑控制)且另一方面体现为F控制装置(故障安全控制装置)。这意味着控制器100能控制普通终端装置以及安全装置，或所述控制器可处理所述普通终端装置以及安全装置的数据。主设备总成110、140通过现场总线102连接至所述中央控制器100，其中通过IO链路连接111连接与安全性不相关(即，不是安全装置)的IO链路装置113。通过IO链路连接112连接安全装置114(例如，光幕、光栅、接收器、挡光板、激光扫描仪等)。附图图示光幕的示意性表示。所述光幕可布置在(例如)机器的安全性相关区域中并应该确保在有人位于光幕的光线区域中时机器不能被操作。

与安全性不相关的其他IO链路装置143、147(例如，RFID读取装置、测量装置等等)通过IO链路141、145连接至另一个主设备总成140。另外，通过 IO链路连接148连接安全装置142，所述安全装置可(例如)采取具有安全输入和输出的分配器的形式，紧急停机开关144或液压阀146可(例如)连接至所述安全装置。紧急停机开关144的致动是与安全性相关的控制参数，如控制液压阀146或光幕114的光线干扰。IO链路装置以双向方式并以自身已知的方式与相应主设备总成110、140通信。许多IO装置现在是可参数化的，即在启动之前或在运行期间必须应用参数。如果IO链路装置(例如，由于缺陷)被更换，那么将各IO链路装置的目前有效的参数的复本保存在各主设备总成110、 140的存储器(未图示)中，随后将所述参数恢复至IO链路装置(在所述IO链路装置被更换的情况下)的各存储器中，使得更换的IO链路装置立即具备当前有效的正确参数值。以这种方式，IO链路装置的更换经精简成IO链路装置的仅机械交换。可完全省去新数据集的详尽参数化程序和应用。

然而，现在的问题是以下情况：整个主设备总成110、140发生故障(例如，由于缺陷)且必须(例如)通过控制器100中的参数服务器在没有任何可用的充分支持的情况下被更换。在这种情况下，将必须创建装置的所有参数的复本且将所述复本保存在主设备110中。这仅在借助于所谓的工程系统的情况下是可能的，而这大致是不希望看到的。为使这类开支为不必要的，根据本发明规定，来源于IO链路装置的所有数据集(即，所有IO链路装置(包括与安全性相关的以及与安全性不相关的IO链路装置113、114、143、147、142)的所有参数和其他数据集)保存在外部数据存储装置105、106中。因此，存储装置105、 106包含各主设备总成110、140的镜像数据集。在主设备总成110、140被更换的情况下，现仅需将数据存储装置105、106的各数据集读回到各主设备总成110、 140中。成功的重新保存程序后，所有IO链路装置的所有参数随后在被更换的主设备总成110、140中再次可用。已证明以下情况为特别有利的：如果数据存储装置105、106体现为IO链路装置插头，所述IO链路装置插头分别通过柔性固定装置107、108布置在相应主设备总成110、140处或在通向或远离主设备总成110、140的线缆处。以这种方式，不可能遗失插头105、106。随后通过简单地将IO链路装置插头105或106插入与各主设备总成110、140连接的IO链路装置113、114或143、147、142的IO链路装置插座来执行数据集的重新保存。由于作为连接至任何IO链路装置插座的IO链路插头的实施方式，可完全省去附加硬件措施。可以尽可能快的方式执行主设备总成110、140的更换。通过从呈插头105、106形式的存储装置恢复数据集，在主设备总成110、140的交换后，可立即并直接地恢复所有参数。特别有利的是，出于此目的，插头分别具有至少一个控制元件1050或1060(例如，按钮或键盘等等)以及声学和/ 或光学显示装置1051或1061。所述光学/声学显示装置可发射光学和/或声学信号以确认数据集的成功重新保存。

Claims (13)

1.一种现场总线系统，所述系统包含体现为主设备总成(110；140)、用于连接至网络的至少一个总线模块，所述主设备总成具有用于连接尤其可参数化的IO链路装置(113、114；143、147、142)的至少一个端口，其特征在于具有数据存储装置(105、106)，所述数据存储装置体现为IO链路装置且可连接至用于连接IO链路装置的所述至少一个端口，在没有任何可用的充分支持下必须更换所述主设备总成的情况下，连接至所述主设备总成(110、140)的所述IO链路装置(113、114；143、147、142)的所有参数存储在所述数据存储装置中且可由所述主设备总成(110；140)读出，其中所述IO链路装置遵循IEC61131-9规范中的国际公开标准。

2.根据权利要求1所述的现场总线系统，其特征在于，所述数据存储装置(105；106)体现为IO链路装置插头。

3.根据权利要求1或2所述的现场总线系统，其特征在于，所述数据存储装置(105；106)具有出于与所述主设备总成(110、140)双向通信的目的的通信装置。

4.根据权利要求1所述的现场总线系统，其特征在于，可通过处于插入状态的所述IO链路装置端口为所述数据存储装置(105；106)供应能量。

5.根据权利要求1所述的现场总线系统，其特征在于，所述数据存储装置(105；106)包含至少一个控制元件(1050；1060)及光学和/或声学显示装置(1051；1061)。

6.根据权利要求5所述的现场总线系统，其特征在于，所述光学和/或声学显示装置(1050；1060)指示所述参数自及至所述主设备总成(110；140)的成功传输。

7.根据权利要求1所述的现场总线系统，其特征在于，所述数据存储装置(105；106)可借助柔性固定装置紧固至所述主设备总成(110；140)。

8.根据权利要求1所述的现场总线系统，其特征在于，所述数据存储装置(105；106)经配置为直接连接至所述IO链路装置(113、114；143、147、142)，使得所述数据存储装置可在无需所述主设备总成(110、140)的介入的情况下直接读出并恢复所述数据存储装置的参数集。

9.根据权利要求1所述的现场总线系统，其特征在于，所述网络基于以太网。

10.一种用于根据权利要求1到9中任一项所述的现场总线系统中的数据存储装置(105；106)，其特征在于，所述数据存储装置体现为IO链路装置且经配置为，在没有任何可用的充分支持下必须更换主设备总成(110、140)的情况下，所述数据存储装置直接或通过所述主设备总成(110、140)间接读出IO链路装置的所有参数、存储所述参数和将所述参数读回到所述IO链路装置中。

11.根据权利要求10所述的数据存储装置(105；106)，其特征在于所述数据存储装置包含至少一个控制元件(1050；1060)及至少一个光学和/或声学显示装置(1051；1061)。

12.根据权利要求11所述的数据存储装置(105；106)，其特征在于，所述至少一个光学和/或声学显示装置指示所述参数自及至所述现场总线系统的主设备总成(110；140)和/或自及至IO链路装置(113、114；143、147、142)的成功传输。

13.根据权利要求10所述的数据存储装置，其特征在于，所述数据存储装置包含柔性固定装置。