CN107113211B - 一种包含有服务模块的功能连接单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连接功能模块(118a、118b)的功能连接单元(102)，包括可与功能模块(118a、118b)连接以根据第一通信协议进行通信的多个功能模块端口(120a‑120h)；包括服务模块(104)，所述服务模块(104)具有可连接到所述多个功能模块端口(120a‑120h)的至少一个的以根据所述第一通信协议进行通信的服务端口(110)；其中所述服务模块(104)具有用于根据第二通信协议进行通信的通信端口(112)且用于根据所述第一通信协议将在所述通信端口(112)处可根据所述第二通信协议获取的参数数据(405)提供到所述服务端口(110)；以及其中所述功能连接单元(102)用于基于所述参数数据参数化至少一个功能模块(118a、118b)。

Description

一种包含有服务模块的功能连接单元

技术领域

本发明涉及一种包含有服务模块的功能连接单元。

背景技术

包含有输入/输出功能连接单元（例如根据用于小型传感器和致动器（SDCI）协议的单滴数字通信接口的操作）的功能连接单元通常用于连接和配置例如致动器或传感器的功能模块的自动化技术。SDCI功能连接单元的一个实例是例如I/O链路主机，例如在DE 102011 006590 A1中有所描述。

但是，连接到功能连接单元的功能模块需要针对所需的操作模式而进行参数化，即设备特定地配置。这通常通过参数化功能模块进行，其中例如可以设置传感器灵敏度。功能模块参数化可以通过与功能连接单元相连接的现场总线进行。然而，这样的话便需要现场总线通信。

因此，本发明的任务是开发在自动化技术中的功能模块的连接（分别参数化）的有效概念。

本发明通过独立权利要求的特征来解决这个任务。有利的实施例构成从属权利要求、说明书和附图的技术内容。

发明内容

本发明基于以下认识，即上述任务可以通过可连接到通常用于连接功能模块的功能连接单元的功能模块端口的服务模块来解决。因此，服务模块可以与计算机的启动软件通信并从启动软件接收参数数据以及通过普通功能模块端口将参数数据传输到功能连接单元。这样做避免了在功能连接单元上需要单独的服务接口。此外，对于功能模块参数化不再需要现场总线连接。

参数数据可以基于列出可参数化的参数的一般参数数据描述来生成，并例如以XML文件的形式，例如用户使用计算机和启动软件进行提供。

根据一个方面，本发明涉及一种用于连接功能模块的功能连接单元，其包括功能模块可与其连接以根据第一通信协议进行通信的多个功能模块端口；和服务模块，其具有可连接到可参数化功能模块端口中的至少一个以根据第一通信协议进行通信的服务端口，其中所述服务模块具有用于根据第二通信协议进行通信的通信端口；其中所述服务模块用于根据所述第一通信协议将在所述通信端口处可根据所述第二通信协议获取的参数数据提供到所述服务端口；以及其中功能连接单元用于基于参数数据参数化所述功能模块中的至少一个。可通过服务端口输出参数数据。

根据一个实施例，第二通信协议是USB协议。因此，服务模块可以，例如连接到计算机的USB端口并可以与计算机的启动功能（例如启动软件）通信。

根据一个实施例，服务模块用于执行协议转换，从而将根据第二通信协议所接收到的参数数据根据所述第一通信协议传输到功能模块端口。服务模块从而可以根据第一通信协议重新格式化参数数据或将参数数据排列在数据帧的有效载荷字段中，以便可以读取根据第一通信协议的参数数据。

根据一个实施例，第一通信协议是用于小型传感器和致动器（SDCI）协议，特别是I/O链路协议的单滴数字通信接口。

根据一个实施例，功能连接单元是根据用于小型传感器和致动器（SDCI）协议的单滴数字通信接口的主机，特别是I/O链路主机。

根据一个实施例，功能连接单元用于检测连接到所述多个功能模块端口中的至少一个的服务模块。为此，功能连接单元可以用于扫描功能模块端口以确定服务模块是否连接到功能模块端口而不是功能模块。

根据一个实施例，服务模块用于将以识别服务模块的识别信号馈送到服务端口而功能连接单元用于基于识别信号在功能模块端口处识别出服务模块或将其与功能模块区分开。识别信号可以是预定的识别信号，例如识别服务模块的预定位模式。

根据一个实施例，功能连接单元用于存储读出的参数数据。功能连接单元可以包括用于此目的的内部存储器。以这种方式，服务模块可以从功能模块端口分离并被释放，以使另一个功能模块能够例如基于所存储的参数数据进行参数化。

根据一个实施例，服务模块可以从功能模块端口断开连接，其中功能模块可以电连接到功能模块端口，并且由功能连接单元代替所述服务模块使用预先存储在功能连接单元中的参数数据，设备特定地参数化连接到功能模块端口的功能模块。

根据一个实施例，功能连接单元用于指示服务模块经由服务端口传输参数数据。为此，功能连接单元可以产生触发服务模块以传送参数数据的触发信号。

根据一个实施例，服务模块可以被禁用，其中功能连接单元用于启用服务模块。例如，可以通过唤醒信号来进行启用。但是，在电力被供应到功能连接单元时，分别在通电时，启用可以是自动的。

根据一个实施例，参数数据表明设备特定参数的物理值。

参数数据能够实现功能模块的设备特定的参数化或配置。参数数据可以，例如指示功能模块的技术灵敏度、切换延迟、特性曲线或值范围。此外，参数数据可以指示工程工具中有关功能模块的识别、方法和诊断数据、通信特性和/或用户接口的结构的信息。参数数据可以是一个或多个文件的形式，例如主文件和任选的外部语言文件，例如，以XML格式。参数数据可以进一步包括PNG格式的图像文件。在I/O链路技术的上下文中，参数数据可以是在I/ODD（I/O设备描述）文件中。

根据一个实施例，功能模块是传感器或致动器，例如，符合IEC 61131-9标准。

根据一个实施例，服务模块形成功能连接单元的通信接口，用于传输数据，特别是参数数据，控制功能模块或从功能模块读出数据的控制命令，或控制功能连接单元或从功能连接单元读取数据的控制命令。

根据另一个方面，本发明涉及一种用于提供功能模块（特别是传感器或致动器）的参数化的参数数据的服务模块，其中所述服务模块包括用于根据第一通信协议输出参数数据的服务端口，其中所述服务模块包括用于根据第二通信协议接收参数数据的通信端口，以及其中所述服务模块用于根据第一通信协议将根据第二通信协议所接收到的参数数据输出。

服务模块可以是结合功能连接单元描述的服务模块或可以表现其特征。因此，服务模块的其它特性直接从结合功能连接单元描述的服务模块的特征产生。

参数数据可以是结合功能连接单元描述的参数数据。

附图说明

将参考附图来说明其它示例性实施例。如下所示：

图1：通信系统的示意图，

图2：具有连接的功能模块的功能连接单元的示意图，以及

图3A-D参数化概念。

附图标记

100 通信系统

102 功能连接单元

104 服务模块

106 启动软件

108a 数据传送连接

108b 数据传送连接

108c 数据传送连接

110 服务端口

112 通信端口

114 现场总线

116a 功能模块端口连接线

116b 功能模块端口连接线

116c 功能模块端口连接线

118a 功能模块

118b 功能模块

120a 功能模块端口

120b 功能模块端口

120c 功能模块端口

120d 功能模块端口

120e 功能模块端口

120f 功能模块端口

120g 功能模块端口

120h 功能模块端口

122 用户接口

124 控制元件

126a 接口

126b 接口

126c 接口

126d 接口

128a 接口

128b 接口

PD 参数描述

401 参数列表

403 启动软件

405 参数数据

407 现场总线从功能

409 参数化功能

411 管理功能

具体实施方式

图1显示了通信系统100的示意图，其根据一个实施例包括功能连接单元102、服务模块104、第一功能模块118a和第二功能模块118b。

根据一个实施例，通信系统100使用符合I/O链路或SDCI的通信协议进行通信。I/O链路是用于任何给定的传感器/致动器系统到控制系统的功能模块端口的点对点接口。与传统的现场总线系统不同，因此没有总线布线，而是平行布线。因此，通信系统100用于点对点通信，即，在功能连接单元102、服务模块104和两个功能模块118a、118b之间进行通信。

因此，根据一个实施例，通信系统100用于连接功能模块118a、118b，比如，例如符合IEC 61131-9或SDCI标准的传感器和/或致动器。

根据一个实施例，功能连接单元102被配置成SDCI主机或I/O主机；服务模块104和两个功能模块118a、118b被分别地配置成SDCI从设备或I/O链路设备。

根据一个实施例，功能模块118a、118b分别是具有序列号或与数据相关的参数（例如灵敏度、切换延迟、特性曲线或值范围）的I/O链路设备或SDCI从设备，其可通过I/O链路协议被读取或能够被设备特定地表征化。

根据一个实施例，通信系统100可以与现场总线114通信。现场总线114可以例如是PROFIBUS、PROFINET、Interbus、AS-i、EVA-CAT或Powerlink。

根据一个实施例，功能连接单元102包括例如被配置成I/O端口的四个功能模块端口120a-120d。根据一个实施例，功能模块端口120a-120d被配置成I/O链路或SDCI兼容接口126a-126d。

形成用于将数据传送到第一功能模块118a以及从第一功能模块118a传送数据的第一数据传送连接108a的第一功能模块端口连接线116a连接到第一功能模块端口120a。

根据一个实施例，第一功能模块端口连接线116a由标准的3-线传感器/致动器电缆形成。或者，该第一数据传送连接108a可以以无线方式建立，例如使用无线电链路或使用光波导。第一功能模块118a可以包括用于连接到第一功能模块端口120a的I/O链路或SDCI兼容接口128a。

功能连接单元102的第二功能模块端口120b通过由第二功能模块端口连接线116b形成的用于双向传输数据的第二数据传送连接108b连接到第二功能模块118b。根据一个实施例，第二功能模块端口连接线116b由标准的3-线传感器/致动器电缆形成。

或者，该第二数据传送连接108b可以以无线方式建立，例如使用无线电链路或使用光波导。第二功能模块118b包括用于连接到第二功能模块端口120b的I/O链路或SDCI-兼容接口128b。

服务模块104连接到另外的功能模块端口120d。服务模块104包括根据一个实施例形成为I/O链路或SDCI-兼容接口的服务端口110以形成连接到功能连接单元102的另一个第三数据传送连接108c，以用来经由第三功能模块端口连接线116c传输数据。根据一个实施例，第三功能模块端口连接线116c由标准的3-线传感器/致动器电缆形成。或者，该第三数据传送连接108c可以以无线方式建立，例如使用无线电链路或使用光波导。根据一个实施例，第三数据传送连接108c用于双向数据传输。或者，第三数据传送连接108c可以用于单向数据传输，例如从而能够从启动软件106读取或接收参数数据。

服务模块104进一步包括根据一个实施例形成为USB接口的通信端口112。

根据一个实施例，通信端口112可以单向地或双向地连接到其上安装有启动软件106的计算机。

根据一个实施例，通信端口112和服务端口110可以以相同或不同的方式配置。

根据一个实施例，通信端口112用于根据第二通信协议接收参数数据。因此，第一通信协议和第二通信协议彼此不同。根据一个实施例，第一通信协议是I/O链路或SDCI通信协议。因此，服务模块104执行协议转换以根据第一通信协议将根据第二通信协议接收的参数数据传输到可参数化的功能模块端口120a-120d。

参数数据可以由用户通过启动软件106基于可提供功能模块描述的参数描述PD生成。

参数描述PD表示例如可由用户通过启动软件106的用户界面122参数化以获得参数数据的可参数化参数。为此，用户可以例如将物理值分配给例如灵敏度或响应时间或传感器范围的参数。

功能模块描述可以例如包括：关于通信特性的信息、关于功能模块参数的信息，功能模块参数例如灵敏度、切换延迟或特征曲线、识别、方法和诊断数据、图像以及制造商的标志。根据I/O链路规范，功能模块描述也称为lODD（I/O设备描述）文件。它们可以由一个或多个功能模块描述的XML文件，例如两个功能模块118a、118b和/或一个或多个PNG格式的图像文件组成。

用户接口122是形成启动软件106的编程工具的一部分，其提供给用户图形形式的功能模块描述并允许用户输入。

根据一个实施例，功能连接单元102包括在一个实施例中被配置成扫描器的控制元件124。下面将进一步描述控制元件124的功能。

为了功能模块118a、118b的参数化，功能连接单元102可以通过服务模块104的通信端口112“启动”启动软件106的启动协议。因此，主/从协议（例如I/O链路协议）可以通过功能连接单元102作为主机来使用以启动数据业务。

为此，功能连接单元102可以包括启动功能，例如，主机启动功能，其查询从设备，例如服务模块104，确定参数数据和/或配置数据或命令是否从计算机发送到功能连接单元102，特别是启动功能。

根据一个实施例，在配置或参数化之后，功能模块端口120a-120d分别采用其配置的参数或模型，例如数字输入、数字输出或I/O链路。

如果在例如将功能模块端口120a-120d设置为数字输出的参数化后，功能连接单元102分别在功能模块118a、118b操作或工作的正常操作模式下操作，则根据一个实施例，服务模块104不再响应或可以被禁用。但是，服务模块104可以通过例如经由控制元件124的输入选项而重新被启用。

根据一个实施例，功能连接单元102在功能连接单元102被启用的启动阶段期间将服务模块104识别为主机。

根据一个实施例，服务模块104是I/O链路设备。

图2显示了在启动已经结束后具有两个连接的功能模块118a、118b的功能连接单元102的示意图。功能连接单元102包括例如形成为I/O端口的八个功能模块端口120a-120h。

参数数据可以例如以包含有连接到功能模块端口120a-120h的功能模块118a、118b的参数描述部分的数据帧的形式传送。从而可以实现将参数描述PD分配给各个功能模块118a、118b和功能模块端口120a、120b。参数描述PD可以是相同或不同的。因此，作为例如I/O传感器的功能模块118a、118b的参数描述PD可以是相同或不同的。其它功能模块端口120c-120h的其余功能模块同样可以具有不同的参数化。

在图3A-3D中，参数化概念通过功能连接单元102被示出。

图3A示出了比如例如分辨率或物理单位的参数的参数列表401。参数列表401例如通过在其上执行图3B中所述的启动软件403的计算机被转换为参数数据。并且，启动软件403可以例如执行或提供用户界面122。参数数据被馈送到服务模块104并由功能连接单元102例如经由功能模块端口120h读取。

如图3C所示，参数数据可以指示一个或多个功能模块118a、118b的参数化，比如设备特定参数的物理值。

在图3D中，示出了功能连接单元102的一个示例性结构。功能连接单元102具有用于通过现场总线114通信的现场总线从功能407。功能连接单元102进一步具有用于功能模块118a的设备特定参数化的参数化功能409。功能连接单元102进一步具有管理功能连接单元102的管理功能411。管理功能411可以通过功能连接单元102实现，例如在通过I/O链路主软件实现I/O链路主机的情况下。

Claims (16)

1.一种用于连接功能模块（118a、118b）的功能连接单元（102），其特征在于，包括：

可与所述功能模块（118a、118b）连接以根据第一通信协议进行通信的多个功能模块端口（120a-120h），其中每个所述功能模块为I/O链路装置，且每个所述功能模块端口（120a-120h）包括用于连接到相应的所述功能模块（118a、118b）的I/O链路端口；

服务模块（104），所述服务模块（104）具有可连接到所述多个功能模块端口（120a-120h）中的至少一个以根据所述第一通信协议进行通信的服务端口（110），其中所述服务模块（104）具有用于根据第二通信协议进行通信的通信端口（112）；

其中所述服务模块（104）为I/O链路装置，且所述服务端口（110）为物理端口，用于连接到与所述功能模块（118a、118b）相同的所述功能连接单元（102）的所述功能模块端口（120a-120h）；

其中所述服务模块（104）用于将在根据所述第二通信协议的所述通信端口（112）处获取的参数数据（405）提供到根据所述第一通信协议的所述服务端口（110）；

其中所述功能连接单元（102）用于基于所述参数数据（405）设备特定地配置所述功能模块（118a、118b）中的至少一个；

其中为了设备特定地配置所述功能模块（118a、118b）中的至少一个，所述功能连接单元（102）配置为通过所述服务模块（104）的所述通信端口（112）启动在外部计算机上执行的启动软件的启动协议；

其中通过所述功能连接单元（102）作为主机来使用主/从协议以启动数据业务，且所述主/从协议为I/O链路协议；

其中由参数描述表示能够由用户通过所述启动软件的用户界面（122）参数化以获得所述参数数据的可参数化参数；以及

其中通过执行所述启动软件（403）的所述外部计算机将参数列表（401）转换为所述参数数据；并且，所述启动软件（403）执行或提供所述用户界面（122）；所述参数数据被馈送到所述服务模块（104）并由所述功能连接单元（102）经由所述功能模块端口（120a-120h）读取。

2.根据权利要求1所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述第二通信协议是USB协议。

3.根据权利要求1或2所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述服务模块（104）用于执行协议转换，从而将根据所述第二通信协议所接收到的所述参数数据（405）根据所述第一通信协议传输到所述功能模块端口（120a-120h）。

4.根据权利要求1或2所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述第一通信协议是小型传感器和致动器（SDCI）协议，或I/O链路协议。

5.根据权利要求1或2所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述功能连接单元（102）是根据用于小型传感器和致动器（SDCI）协议的单滴数字通信接口的主机。

6.根据权利要求1或2所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述功能连接单元（102）用于检测连接到所述多个功能模块端口（120a-120h）中的至少一个的所述服务模块（104）。

7.根据权利要求1或2所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述服务模块（104）用于将用以识别所述服务模块（104）的识别信号馈送到所述服务端口（110），并且所述功能连接单元（102）用于基于所述识别信号在所述功能模块端口（120a-120h）处识别出所述服务模块（104）或将其与功能模块（118a、118b）区分开。

8.根据权利要求1或2所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述功能连接单元（102）用于存储所述参数数据（405）。

9.根据权利要求8所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述服务模块（104）可从所述功能模块端口（120a-120h）断开连接，其中功能模块（118a、118b）可电连接到所述功能模块端口（120a-120h），并且由所述功能连接单元（102）代替所述服务模块（104）使用预先存储在所述功能连接单元（102）中的所述参数数据（405），设备特定地参数化连接到所述功能模块端口（120a-120h）的所述功能模块（118a、118b）。

10.根据权利要求1或2所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述功能连接单元（102）用于指示所述服务模块（104）经由所述服务端口（110）传输所述参数数据（405）。

11.根据权利要求1或2所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述服务模块（104）能够被禁用，并且所述功能连接单元（102）用于启用所述服务模块（104）。

12.根据权利要求1或2所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述参数数据（405）表明设备特定参数的物理值。

13.根据权利要求1或2所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述服务模块（104）形成所述功能连接单元（102）的通信接口以用于传输数据，控制所述功能模块（118a、118b）或从所述功能模块（118a、118b）读取数据的控制命令，或控制所述功能连接单元（102）或从所述功能连接单元（102）读取数据的控制命令。

14.根据权利要求13所述的功能连接单元（102），其特征在于，所述服务模块（104）形成的通信接口所用于传输的数据是所述参数数据（405）。

15.一种用于提供参数数据（405）的服务模块（104），所述参数数据（405）用于对功能模块（118a、118b）进行设备特定地配置，其特征在于，所述服务模块（104）包括用于根据第一通信协议将所述参数数据（405）输出至功能连接单元（102）的至少一个功能模块端口（120a-120h）的服务端口（110），其中，所述服务模块（104）为I/O链路装置，且所述服务端口（110）为物理端口，用于连接到与所述功能模块（118a、118b）相同的所述功能连接单元（102）的所述功能模块端口（120a-120h）的I/O链路端口，其中，所述服务模块（104）包括用于根据第二通信协议接收所述参数数据（405）的通信端口（112），所述服务模块（104）用于根据所述第一通信协议通过所述服务端口（110）将根据所述第二通信协议所接收到的所述参数数据（405）输出；所述服务模块（104）用于将用以识别所述服务模块（104）的识别信号馈送到所述服务端口（110）；

其中为了设备特定地配置所述功能模块（118a、118b）中的至少一个，所述功能连接单元（102）配置为通过所述服务模块（104）的所述通信端口（112）启动在外部计算机上执行的启动软件的启动协议；

其中通过所述功能连接单元（102）作为主机来使用主/从协议以启动数据业务，且所述主/从协议为I/O链路协议；

其中由参数描述表示能够由用户通过所述启动软件的用户界面（122）参数化以获得所述参数数据的可参数化参数；以及

其中通过执行所述启动软件（403）的所述外部计算机将参数列表（401）转换为所述参数数据；并且，所述启动软件（403）执行或提供所述用户界面（122）；所述参数数据被馈送到所述服务模块（104）并由所述功能连接单元（102）经由所述功能模块端口（120a-120h）读取。

16.根据权利要求15所述的服务模块（104），其特征在于，所述功能模块（118a、118b）为传感器或致动器。

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