CN109698779A - 通信参与者和通信系统 - Google Patents

Abstract

通信参与者和通信系统。本发明涉及一种用于自动化系统的通信参与者，其具有通信部件（25），所述通信部件（25）包括至少两个相同地形成的通信接口（40、41、42），其中通信接口（40、41、42）中的每个包括：接收模块（65），其用于接收传入通信信号（34）；以及传输模块（68），其用于传输通信信号（33），其中所述至少两个通信接口（40、41、42）中的每个被设计用于与直接地邻近的布置的插入连接的通信参与者（2、3、4、5）通信，并且用于与远程地布置的电缆连接的通信参与者（2、3、4、5）通信。

Description

通信参与者和通信系统

技术领域

本发明涉及用于自动化系统的通信参与者。另外，本发明涉及通信系统。

背景技术

从EP 2 642 603 A1已知电气总线通信系统，其包括主要通信模块，所述主要通信模块经由直接插头连接或者经由电缆连接电气连接到多个模块I/O（输入/输出）单元，其至少部分地被串在一起布置，其中模块I/O单元中的每个包括允许与主要通信模块电气通信的电子电路，其中，主要通信模块被设计为利用子网地址自动地寻址每个模块I/O单元，而与其直接地在主要通信模块上安装或者远离主要通信模块安装无关，并且其中邻近地布置的I/O单元通过无源适配器插头彼此连接，并且彼此间隔开布置的I/O单元经由电缆连接模块的互连通过电缆彼此连接。

本发明的目的在于提供通信参与者以及通信系统，其确保通信信号的改进的传输，同时具有简化的构造。

发明内容

根据本发明的第一方面，该目的针对在介绍中提到的类型的通信参与者来实现，包括具有至少两个相同地形成的通信接口的通信部件，其中通信接口中的每个包括：接收模块，其用于传入通信信号的接收；以及传输模块，其用于传输通信信号，其中所述至少两个通信接口中的每个被设计用于与直接地邻近地布置的插入连接的通信参与者通信，以及用于与远程地布置的电缆连接的通信参与者通信。

特别是在自动化系统中使用的通信参与者，诸如处理单元或者组装单元，是特别地来自包括输入模块、输出模块或者输入/输出模块的组的模块。在作为输入模块的通信参与者的配置中，这用于收集和记录外部信号源（例如传感器系统）的信号，利用其可以记录自动化系统的操作所需的测量值。在作为输出模块的通信参与者的配置中，通信参与者可以例如被用于电驱动器（特别是电动机或者磁开关或者磁驱动器）的电气控制。实际上，这样的输出模块特别地被用于机电流体阀（特别是气动阀）的电气控制。在作为输入/输出模块的通信参与者的配置中，除了接收和处理传感器信号之外，通信参与者还可以将处理的传感器信号或者其他控制命令传输到合适的致动器。

为了使能自动化系统内的多个部件的期望的影响，通信参与者包括两个通信接口，其中的每个被设计用于与其他通信参与者的双向通信，即，传输操作以及还有接收操作。在这方面中，设想的是至少两个通信接口被相同地设计，特别是具有相同的技术结构，其中通信接口中的每个包括接收模块和传输模块。在这方面中，接收模块用于接收通信信号，所述通信信号由电气连接到相应的通信接口的其他通信参与者传输。另一方面，传输模块用于将通信信号传输到接近于通信参与者布置的至少一个其他通信参与者。为此，设想的是设计传输模块和接收模块使得它们可以在没有任何技术改变的情况下（特别是在不改变它们的电气和/或电子部件的布置的情况下）可选地与直接地邻近布置的插入连接的通信参与者或者与远程地布置并且电缆连接的通信参与者通信。因此，传输模块和接收模块特别地建立以便独立地分析与通信参与者的通信连接并且采取必要的措施，使得根据在每种情况下存在的通信连接的类型（插入连接或者电缆连接），在每种情况下可以针对传出通信信号和传入通信信号进行有利的调节。

在与插入连接的通信参与者通信的情况下，假定第一通信参与者的第一通信接口与第二通信参与者的第二通信接口之间的电线长度小于几厘米，特别是在10与30毫米之间的范围内。在这方面中，必须假定在两个通信参与者之间的插入连接的情况下，通信接口之间的电线长度仅仅由两个相互接合的插入连接器的物理扩展确定。

另一方面，应当假定，在第二通信参与者相对于第一通信参与者的远程布置的情况下，第一通信接口与第二通信接口之间的电线长度可以是几厘米并且甚至高达数米。

在针对通信参与者设想的通信部件中，有利的是，以该方式，不同的电线长度可以从通信接口操作而不需要对通信接口的任何技术改变。因此，至少一个其他通信参与者可以在不插入附加部件的情况下被连接到通信参与者，在该连接中，其他通信参与者是插入连接还是电缆连接到通信参与者是不相关的。因此，由这样的通信参与者构建的通信系统可以包括直接地串在一起（插入连接的）并且以高封装密度布置的通信参与者，以及远程布置并且彼此分散的（电缆连接的）通信参与者或者通信参与者的组，而不需要复杂并且昂贵的适配措施。

本发明的有利的发展是从属权利要求的主题。

如果机电插入连接器与通信接口相关联，连接器被设计用于与可以直接地邻近安装的通信参与者的相应设计的插入连接器的插入连接，则这是有利的。优选地，机电插入连接器包括多个电线，所述电线特别地至少在一些区域上形成为刚性接触针或者形成为弹性接触舌，借助于所述电线供电电压和通信信号可以从通信接口传输和/或被传输至通信接口。例如，设想的是机电插入连接器被横向地布置在通信参与者的壳体上并且包括插入突出部和/或插座凹部，其被设计用于在插座凹部中和/或在插座突出部上接收邻近地布置的通信参与者。在这方面中，通信接口必须被设计以便使传输模块的传输输出和接收模块的接收性质适配到短线路长度，特别是以便避免具有太高信号电平的信号的传输。

另外或者替代地，可以设想的是机电插入连接器与通信接口相关联，连接器被设计用于与连接电缆的插入连接，以便允许与可以远程地安装的通信参与者的通信。在这种情况下，使能经由插入连接器和特别是机电连接到插入连接器的多核设计的连接电缆直到可以远程地安装的通信参与者的插入连接器的从通信接口开始的通信。在这方面中，连接电缆可以具有等于或大于通信参与者之间的距离的电缆长度。在这种情况下，针对通信接口的困难在于克服长通信路由。通信接口之间的有线信号传输被以下事实复杂化：从通信接口开始，首先必须创建与连接电缆的插入连接，其继而被插入到相对端区域上的远程布置的通信参与者的通信接口的插入连接器中，以便从那里建立与相关联的通信接口的通信。

优选地，设想的是接收模块装备有电平检测模块，所述电平检测模块被设计为确定传入通信信号的信号电平并且输出电平值，并且还装备有与接收模块相关联的调节模块，所述调节模块被设计为根据电平值来适配接收模块的接收灵敏度。作为示例，设想的是电平值检测模块专有地确定传入通信信号的电平值并且传输到接收模块。在这种情况下，接收模块被设计为将当前由电平检测模块确定的电平值与可预定的电平范围相比较。此外，接收模块被布置以便如果由电平检测模块确定电平值太低，则提高接收模块的接收灵敏度，或者如果由电平检测模块确定电平值太高，则降低接收模块的接收灵敏度。

另外或者替代地，电平检测模块或者接收模块可以被提供以便在通信信号中传输确定的电平值，所述通信信号要被传输到在电平检测模块的帮助下从其检测到原始通信信号的那些通信参与者，以便以这种方式在必要时适配另一通信参与者的通信接口的传输模块的信号电平。

仅作为示例，可以另外或者替代地设想的是，电平检测模块和/或接收模块可以以这样的方式影响要从通信接口传输的通信信号：信息在邻近地布置的通信接口处被输出，并且在可预定的时间段内没有接收到通信信号，从而以便能够从其他通信接口接收测试信号或者可选地输出错误通知，所述错误通知针对关于邻近地布置的通信参与者的通信干扰。

如果传输模块包括用于调节要被传输的通信信号的信号电平的调节模块，其根据电平检测模块的电平值和/或根据利用通信信号传输的电平值来调节，则这是有利的。该调节模块的目的是以合适的方式将传输模块的信号电平适配到邻近地布置的通信接口之间的通信环境。以这种方式，一方面确保可靠并且无干扰的通信，并且另一方面要被传输的通信信号的信号电平不引起要被寻址的通信接口中的不期望的干扰，特别是不导致接收模块的不期望的过调制。另外，在最小的可能的信号电平的情况下，归因于要被传输的通信信号的干扰发射被保持尽可能低，这在经由电缆连接传输通信信号时是特别地重要的，因为这可以可能像发射天线一样运转。在这方面中，可以设想的是，调节模块在事先在通信接口处接收并且由现在要被寻址的通信接口传输的通信信号的帮助下确定要被传输的通信信号的信号电平，由此可以获得关于两个通信接口之间的通信连接的质量的一定量的信息。另外或者替代地，可以设想的是，调节模块根据来自要被寻址的通信接口的响应来调节信号电平，其中该响应以电平值的形式经由通信信号来传输，尽管该过程当然假定两个通信接口之间的先前双向通信。另外或者替代地，还可以设想的是，通信接口装备有用于确定电缆长度（即，到邻近地布置的通信接口的电线路径的长度）的电子电路，并且调节模块根据确定的电缆长度来调节用于传输模块的信号电平。在这种情况下，可以附加地设想，执行根据确定的电缆长度的通信信号的期望的信号电平与通信信号的实际上所需信号电平之间的比较，并且如果此处发生超过可预定的阈值的偏差，如果必要的话，则发出错误通知。高于阈值的偏差可能例如是电缆的有缺陷的插入连接或者电缆的损坏或者使用不合适的电缆的指示。

在本发明的进一步的配置中，设想的是通信部件包括连接到通信接口的通信处理器，其被设计为在至少两个通信接口之间路由通信信号（特别是未处理的通信信号）并且还根据特别地被引导到通信部件的通信信号确定控制指令。例如，通信处理器被提供用于协调相应的通信接口处的传入通信信号和传出通信信号。另外或者替代地，通信处理器可以被使用以便在第一通信接口处以这样的方式将传入通信信号中继到通信部件的第二通信接口：通信信号到达第一通信接口处与通信信号由第二通信信号接口传输之间经过可预定的时间跨度，以便确保例如维持可预定的系统周期。特别优选地，设想的是通信处理器不对到达通信接口之一处并且要在至少一个其他通信接口处重新传输的通信信号进行任何处理，以便由此不引起要传输的通信信号的任何不期望的延迟和/或篡改（falsification）。另外，通信处理器可以被设计为检查传入通信信号以便看用于特定通信部件和连接到其的其他部件的控制指令是否被包含在通信信号中，以及这些控制指令是否必须从通信信号提取。

如果计算单元与通信处理器相关联，其被设计为评估和处理针对通信部件的控制指令并且改变要被传输的通信信号，则这是有利的。优选地，设想的是计算单元功能上与通信处理器分离形成，即，例如作为分立部件与通信处理器相关联，或者与共同集成部件上的通信处理器和计算单元的实现相关联，确保至少进一步与通信处理器和计算单元的解耦。以这种方式，应当避免计算单元中的处理过程与通信处理器中的通信信号的处理之间的不期望的相互作用。因此，通信处理器可以被优化用于通信信号的中继和控制指令的提取，而计算单元执行控制指令的通常更复杂的处理并且可以针对该目的被优化。另外，计算单元具有生成通信信号的任务，所述通信信号然后在通信处理器处被提供用于进一步中继到通信接口中的至少一个。

优选地，设想的是通信处理器或者计算单元被连接到用于输出输出信号和/或用于接收输入信号的连接模块。例如，输出信号和/或输入信号是数字信号。这样的数字信号可以例如由连接模块作为输出信号输出到数字电动机控制器，或者可以由连接到连接模块的数字通信传感器作为输入信号接收。

在本发明的有利的发展中，设想的是连接模块包括模拟模块，其包括用于根据处理的控制指令来提供模拟输出信号的模拟-数字转换器，并且还包括用于输出模拟信号的相关联的模拟输出和/或用于收集模拟输入信号的模拟输入，以及用于将收集的输入信号数字化的相关联的模拟-数字转换器。模拟模块的目的因此基本上在于将通信参与者耦合到部件，其当用模拟输出信号控制时产生实际的物理效应，与例如用致动器情况一样。另外或者替代地，模拟模块可以用于输入信号的处理，所述输入信号例如由模拟传感器根据实际的物理效应来提供。例如，可以设想的是，通信信号包含针对通信部件的控制指令，所述控制指令在通信接口之一处提供并且借助于通信处理器从通信信号提取。控制指令然后在计算单元中被转换为控制信号，所述控制信号由计算单元在连接模块处（特别是在模拟模块处）提供，以便在那里许可例如释放用于连接到连接模块（特别是连接到通信参与者的模拟模块）的致动器的控制电流，其中致动器可以例如是磁阀的磁驱动器。

替代地，控制指令从通信处理器直接地被提供给连接模块（特别是提供给模拟模块），出于该目的，直接电气连接（旁路线）可以在通信处理器与连接模块（特别是模拟模块）之间提供。

另外或者替代地，模拟模块被提供以便扫描一个或多个模拟输入并且检测和收集可能发生的模拟输入信号，以便使用模拟-数字转换器在后续步骤中将这些模拟输入信号数字化并且可选地将它们嵌入在通信信号中，所述通信信号经由通信处理器和通信接口中的至少一个被中继到至少一个其他通信参与者。

优选地，设想的是计算单元包括计算接口，其被设计用于与外部计算单元双向数字数据通信，并且计算单元被设计用于在计算接口处输出计算值和/或执行计算操作，以及用于在计算接口处接收计算结果。优选地，设想的是计算单元主要地被布置用于处理简单的控制指令，诸如例如控制磁阀所需的控制指令。更复杂的控制指令（诸如例如用于复杂驱动器（诸如无刷异步机）的控制信号的生成）由通信部件的计算单元外包给外部计算单元，然而其仅在实际上还必须执行的这样的复杂计算操作的情况下被提供。外部计算单元可以特别地被设计为分立集成电路并且可以经由计算接口被连接到通信部件的计算单元。在这方面中，可以设想的是，通信部件的计算单元在计算接口处并且因此在外部计算单元处提供要被处理的计算值和/或要被执行的计算操作，并且此外在计算接口处获得计算的结果以便能够使用这些结果用于进一步的内部处理。

优选地，设想的是通信部件包括至少三个相同地设计的通信接口和/或通信部件被形成为集成电路。当三个相同地设计的通信接口被使用时，其中的每个以分立的方式被连接到通信处理器，通信参与者的线性布置可以可选地使用两个通信接口来构造，或者通信参与者的树形布置也可以使用所有三个通信接口来构造，因为三个通信接口允许将各个通信路径分支为两个通信路径。作为集成电路的通信部件的配置允许对于通信信号以及对于模拟模块的信号执行非常直接和立即的信号处理，这还至少几乎没有时间损耗，在所述集成电路上优选地除通信接口、通信处理器和计算单元之外还形成模拟模块连同相关联的转换器。通信部件的这样的配置特别是对于通信应用是重要的，在所述通信应用中，某些事件必须在预定时间间隔内（特别是在固定时隙中）可靠地传输并且所述通信应用还被称为实时应用。

根据第二方面，本发明的目的针对包括根据本发明设计的多个通信参与者的通信系统实现，其中至少两个通信参与者彼此紧邻并且插入连接到彼此来布置，和/或其中至少两个通信参与者彼此间隔开布置并且电缆连接到彼此。在这种情况下，插入连接的通信参与者可以可能地在它们的外部形状方面与电缆连接的通信参与者不同，因为机电插入连接器可以以其他方式成形以便允许通信参与者的直接并置或者经由电缆间隔连接。然而，优选地设想的是不管预期的通信连接，所有通信参与者被相同地设计。在特别有利的实施例中，设想的是允许相邻的通信参与者的直接并置的机电插入连接器还可以被用作用于连接电缆的插入连接器，使得所有通信参与者具有相同的机电配置。在任何情况下，设想的是所有通信参与者中的通信部件被相同地设计，使得除可能的机电差异之外，相同的硬件和相同的软件可以被用于所有通信参与者。这对于通信系统的操作的可能的安全相关模式是特别地重要的，因为在这种情况下仅仅单个硬件配置以及相关软件必须针对服从相应类型的安全标准的规范来测试。

在通信系统的一个配置中，设想的是至少三个通信参与者被耦合到连接模块，所述连接模块被设计用于在第一通信参与者的传输模块与第二通信参与者的接收模块之间、以及还在第二通信参与者的传输模块与第三通信参与者的接收模块之间、以及在第三通信参与者的传输模块与第一通信参与者的接收模块之间的通信连接。连接模块优选地是纯无源部件，其仅仅允许各个通信参与者的通信接口的可预定的布线。在三个通信参与者的直接耦合的情况下，设想的是通信参与者中的每个在每种情况下与连接到其的至少一个通信参与者双向通信。因此，如果第二通信参与者位于在第一通信参与者与第三通信参与者之间，那么第一通信参与者与第三通信参与者之间的通信总是经由第二（互连的）通信参与者发生。另一方面，如果连接模块被用于连接三个通信参与者，那么这将第一通信参与者的传输模块连接到第二通信参与者的接收模块、以及也将第二通信参与者的传输模块之间连接到第三通信参与者的接收模块、以及将第三通信参与者的传输模块连接到第一通信参与者的接收模块。以相同的方式，连接模块还可以被设计用于多于三个通信参与者的耦合。

在通信系统的有利的发展中，设想的是至少一个通信参与者包括至少三个相同地形成的通信接口并且该通信参与者被连接到三个其他通信参与者，以便形成通信分支。以这种方式，将多个通信参与者布置在包括至少一个分支的树结构中是可能的，其中优选地设想的是，连接到通信分支并且包括彼此并置或者通过电缆彼此连接的一个或多个分支的所有通信分支在每种情况下具有相同的状态。

优选地设想的是，连接到通信分支的通信参与者（其在每种情况下被连接到邻近地布置的通信参与者和至多两个通信参与者）从数据技术方面形成物理地线性和环形的通信连接。如果例如从此假定刚好一个通信线路被提供用于耦合到彼此的两个通信参与者之间的通信信号的传输，那么物理上这形成了线性连接。此外，由于可以设想的是两个通信参与者之间的同步双向通信在该一个通信线路上发生，因此从数据技术方面，这是闭环电路。

在通信系统的进一步的配置中，设想的是通信参与者的通信接口中的每个被设计用于与其他通信参与者的直接地（插入或者电缆）连接的通信接口的专有通信。这意指通信系统不被组织为总线系统，在所述总线系统中，所有信息流由单个总线主设备管理并且经由连续的不间断的总线线路被传输到连接到其的从设备。而是，在根据本发明的通信系统的情况下，设想邻近地布置的通信部件之间的点对点连接的并置。该概念还被保留在分支中，因为在形成通信分支的相应的通信参与者处传入的所有通信信号总是经由通信处理器执行并且以合适的方式从这被中继到连接的通信接口。

优选地设想的是，通信参与者中的至少一个经由通信接口被连接到总线节点，所述总线节点被设计用于与主总线系统的双向通信连接。例如，总线节点用于将通信系统（其还可以被称为现场级）耦合到主总线系统（其还可以被称为命令级）。该总线系统可以例如是来自组Profibus、Profinet、Devicenet、Ethernet/IP、Interbus、EtherCAT、Modbus、Sercos或者其他现场总线系统的现场总线。以这种方式，可以使可以被用于复杂机器或者装备的本地操作的通信系统与命令级连接，所述命令级例如被用于工厂的总体控制。

附图说明

图1示出了具有直接地邻近地布置的插入连接的通信参与者和远程地布置的电缆连接的通信参与者的通信系统的高度地示意性表示，

图2示出了根据图1的通信系统内的通信组的高度地示意性表示，

图3示出了根据图1的用于在通信参与者之一中使用的通信部件的高度地示意性表示，以及

图4是连接模块的仅示意性表示。

具体实施方式

在图1中仅示意性地表示的通信系统1包括多个不同地形成的通信参与者2、3、4和5，其以在下文中更详细地描述的方式被电气连接到在每种情况下至少一个其他的通信参与者2至5。通信参与者2至5仅作为示例被设计用于控制致动器（特别是阀6）和/或用于扫描传感器7。因此，通信系统1连同安装在其上的阀6和传感器7形成自动化系统，利用所述自动化系统，通过结合未更详细地图示的其他的部件（诸如例如旋转驱动器、线性驱动器、夹紧装置等），可以形成同样未更详细地图示的复杂机器（特别是处理机器或者安装模块）。

仅作为示例，设想的是通信系统1经由总线耦合器8被连接到未更详细地图示的总线系统的总线线路9。在这方面中，可以设想的是经由总线线路9从未图示的主控制器（例如存储程序控制（SPC））向通信系统1发出控制命令，所述命令在通信系统1内被中继到连接到要分别被寻址的阀6或传感器7的通信参与者2至5。例如，假定总线协议经由总线线路9根据商业上可获得的现场总线系统之一被传输，并且在总线耦合器8中发生将该总线协议转换为用于通信系统1的通信信号。

此外，作为示例可以假定未更详细地图示并且被提供用于通信系统1的控制的连接到总线线路9的总线参与者形成命令级，而通信系统1连同相关联的通信参与者2至5和阀6以及还有传感器7连同未图示的可能的其他部件形成现场级。

图1中示出的通信参与者2至5的布置应当仅作为示例理解，并且因此应当仅仅被象征性地表示，通信参与者2至5可以可选地一个接一个地串在一起，其中参与者组10、11和12根据图1通过示例形成。参与者组10至12的布置在这方面中仅限于相应的通信参与者2至5的机电耦合，并且因此关于在每种情况下用于被包含在参与者组10至12中的通信参与者2至5的通信连接没有做出明确的声明，因为至少各个通信参与者2至5还可以通过电缆被连接到远程地布置的通信参与者2至5。

仅作为示例设想的是，所有的通信参与者2至5在每种情况下包括矩形壳体，其中在每种情况下插入连接器19、20和21在壳体15的相对面对的侧表面16、17并且还在侧表面16与17之间形成的前表面18上提供。在这种情况下，例如设想的是仅通过虚线图示的插入连接器19被形成为壳体15中的凹部插座，其被提供以便接收被设计为从壳体15突出的插头的插入连接器20。插入连接器21被形成例如用于连接电缆22的连接，并且可以特别地以插入连接器19或者插入连接器20的方式设计。

此外，至少一个模块接口23在壳体15上形成，根据相应的通信参与者2至5的配置，借助于连接电缆24，至少一个阀6和/或至少一个传感器7可以连接到所述模块接口23。根据通信参与者2至5的配置，未更详细地示出的电气或者电子电路可以被布置在壳体内。该电路可以例如被设计为用于控制阀6或者未图示的电动机的最后级，或者在用于连接传感器7的模块接口23的配置的情况下，可以被设计用于放大传感器7的传感器信号。在任何情况下，通信参与者2至5中的每个包括通信部件25，所述通信部件25在图3中更详细地图示并且还在下文中更详细地描述，而与相应的通信参与者2至5是否包括用于连接阀6和/或传感器7的一个或多个模块接口23无关。通信参与者2至5装备有通信部件25也与相应的通信参与者2至5是否被提供用于与参与者组10至12之一中的邻近的通信参与者2至5直接并置、或者用于电缆连接耦合到与参与者组10至12远程布置的一个或多个通信参与者2至5无关。

因为在根据图1的通信系统1中，通信参与者2至5中的一些仅作为示例被布置在参与者组10至12中，而其他通信参与者2至5与参与者组10至12远程布置，所以设想经由连接电缆22的参与者组10至12的通信参与者2至5到远程地布置的通信参与者2至5的连接。例如，如果参与者组10至12的通信参与者2至5上的这些连接电缆22主要被连接到插入连接器21，利用未更详细地图示的连接电缆22的插头的合适的设计，所述连接电缆22还可以被连接到相应的通信参与者2至5的插入连接器19或者20。如结合图3在下文中更详细地解释的，这在各个通信参与者2至5之间的通信方面不起任何作用。

图1中图示的通信参与者2上的总线耦合器8的布置也仅是任意的，并且总线耦合器1还可以通过直接地插入或者可选地利用合适的连接电缆的互连被耦合到任何其他任意的通信参与者2至5。总线耦合器8的目的在于通信系统1与现场总线系统（经由总线线路9耦合的未更详细地图示）之间的双向数据交换。出于该目的，总线耦合器8通常必须单独地适于连接到总线线路9的相应的现场总线系统的要求，而到通信系统1的耦合总是相同的并且与主现场总线系统无关。

如从图2可以看到的，在图1中图示的通信系统1被细分成多个逻辑通信组28、29、30、31和32，其中此处相应的通信组28至32中的通信参与者2至5的布置也仅作为示例给出并且可以适于相应的自动化系统的要求。在图2中示出的表示中，如果总共三个其他通信参与者2至5被连接到相应的通信参与者2至5，则用于相应的通信组28至32的系统界限在每种情况下在对应的通信参与者2至5内提供。例如，对于来自参与者组10的通信参与者3和对于来自参与者组12的通信参与者4的根据图1的通信系统1中，情况就是这样，其中该选择仅是任意的并且对于其他通信参与者2至5中的每个以相同的方式将是可能的。

在相应的通信组28至32内，在每种情况下在相应的通信参与者2至5之间提供双向通信。所有通信组28至32的通信参与者2至5总体上形成关于通信信号的中继的闭环通信布置，如在下文中特别地结合图3更详细地描述的那样。

例如，从通信分支（图1中图示的参与者组10的通信参与者2或者根据图2的“B”，以及图1中图示的参与者组12的通信参与者4，或者根据图2的“J”）离开的通信信号33通过在每种情况中连接的通信组28至32的所有通信参与者2至5，并且在每种情况下在相应的通信组28至32的最后的通信参与者2至5处转移，以便然后作为传入通信信号34再次通过相应的通信28至32的所有通信参与者2至5直到相应的通信分支B、J。

因此，通信参与者2至5以仅物理术语在通信组28至32内形成线性布置，因为它们直接邻近地并且插入连接布置，或者彼此远离地电缆连接布置。关于相应的通信组28至32内的通信信号33、34的路径，在每种情况下形成通过相应的通信组28至32的U形通信路径。该U形通信路径可以替代地形成为实际的导电路径，其在每种情况下被形成在来自各个通信参与者2至5的部分上，或者替代地通信路径仅仅是信号技术表示，其在未更详细地图示的一个或多个通信线路上被传输到相应的通信参与者2至5。各个通信组28至32的U形通信路径由通信分支B、J组装以形成通信环。

例如，到达通信分支B的通信组29的输入信号34从通信分支B被中继到通信组30，以便首先由通信分支J从那里中继到通信组31，并且然后利用通信分支J的互连中继到通信组32。然后从通信组32到达的信号34经由通信组30从通信分支J中继到通信分支B，以便在那里被传输到通信组28。从通信组28到达的信号34然后由通信分支B中继到通信组29，使得通信环由此被关闭。

对于各个通信参与者2至5之间的通信而言，通信参与者2至5彼此连接的方式（插入连接或者电缆连接）是不重要的，因为总是相同的通信部件25负责，这在图3中未更详细地图示。通信部件25可以可选地以未更详细地描述的方式被组装作为来自分立电气和电子部件的通信电路或者优选地作为集成电路，并且特别地可以被设计为专用适配集成电路（ASIC）。通信部件25包括多个功能组，所述功能组将在下文中更详细地讨论并且其不一定必须被表示为通信部件25的电气或者电子结构中的分立部件或者区域。

例如，设想的是通信部件25包括在每种情况中相同地构建的三个通信接口40、41、42，使得通信接口40的以下讨论对于其他通信接口41和42也是相关的。此外，通信部件25包括通信处理器43，所述通信处理器43被设计用于将到达相应的通信接口40至42的通信信号中继到在每种情况下其他通信接口40至42。此外，通信处理器43被设计用于从到达通信接口40至42的通信信号确定或者提取控制指令。另外，通信部件25包括计算单元44，所述计算单元44被设计为评估控制指令并且将控制指令转换为控制信号，并且还生成通信信号，所述通信信号经由通信接口40至42中的至少一个来传输。

由计算单元生成的以数字形式存在的控制信号然后在模拟模块45中被转换为模拟信号，使得这些信号可以例如被传输到阀6或者被传输到另一类型的致动器。为此，模拟模块45仅作为示例包括两个数字-模拟转换器46、47，所述数字-模拟转换器46、47例如在每种情况下包括未更详细地描述的电气最后级，并且从而能够在每种情况下在相关联的模拟输出48、49处提供模拟信号电平，可以利用其操作例如压电阀或者磁阀或者电动机。

此外，模拟模块45仅作为示例包含两个模拟-数字转换器50、51，所述模拟-数字转换器50、51分别被连接到模拟输入52、53并且被设计用于将在相应的模拟输入52和53处提供的信号（特别是来自传感器7）数字化。

例如，设想的是三个通信接口40、41和42在每种情况下经由相同地形成的内部接口54、55和56来连接，并且特别地专有地连接到通信处理器43，使得在相应的通信接口40至42处，传入通信信号被中继，特别地在每种情况下专有地被中继到通信处理器43。优选地，不设想将到达通信接口40至42的通信信号直接地中继到其他通信接口40至42。通信处理器43本身装备有其他内部接口57，所述内部接口57被提供用于与计算单元44通信。除内部接口57之外，计算单元44还包括用于与模拟模块45通信的内部接口58，以及还有用于与通信接口64通信的内部接口59，其本身被提供用于与未图示的外部计算单元的双向数据通信，如果必要的话，其可以被布置以支持通信部件25上的计算单元44。除内部接口57之外，模拟模块45还具有其他内部接口59、60、61和62，所述内部接口59、60、61和62被提供用于与数字-模拟转换器46和47以及模拟-数字转换器50、51的内部通信。

如从来自图3的通信接口的剖面图可以看到，通信接口40（符合相同地设计的通信接口41和42）包括多个功能区域，其可以例如借助于未更详细地图示的电气和电子部件实现。为了处理传入通信信号，通信接口40包括接收模块65，所述接收模块65执行传入通信信号的电平适配（特别是放大），并且然后以未图示的方式将通信信号中继到通信处理器43。

为了电平适配，电平检测模块66以及还有调节模块67与接收模块65相关联。在这方面中，电平检测模块66具有确定传入通信信号的信号电平并且根据后者输出电平值的任务。该电平值可以首先被中继到调节模块，使得这可以执行接收模块的接收灵敏度的调节。

另外或者替代地，电平值可以以未更详细地图示的方式经由通信处理器43被中继到计算单元44，以便在那里生成通信信号，其包括电平值并且其被传送到连接到通信接口40的通信参与者2至5，以便可选地能够在那里执行要被传输的通信信号的适配。

对于这样的适配而言，除被设计为传输通信信号的传输模块68之外，通信接口40还包括调节模块69，所述调节模块69被提供以便根据可变指定值来调节由传输模块68传输的通信信号的信号电平。该指定值可以特别地从已经到达通信接口40的接收模块65处并且已经由计算单元44评估和处理的通信信号导出。另外或者替代地，指定值对调节模块69的影响还可以通过经由传输模块68传输测试信号并且借助于接收模块65和相关联的电平检测模块66评估对于该测试信号的信号响应来进行。

另外或者替代地，邻近的通信参与者2至5之间的连接电缆22的长度的确定也可以以类似的方式执行。出于该目的，可以设想的是，传输模块68传输定义的测试信号并且确定在其内测试信号再次在相关联的接收模块65处被接收的时间，以便能够从中确定连接电缆22的线路长度。

在下文中将仅作为示例描述在通信部件25中执行中继以及可选地处理传入通信信号的方式。为此，将仅参考通信部件25中的功能连接，而通信信号的具体电气和/或电子中继和处理不是以下描述的主题。

首先，传入通信信号34由接收模块65在通信接口40中被接收，并且以这样的方式在其信号电平方面被适配：其可以以在电气意义上的最低的可能的功率的损失以及以在数据技术意义上的最低的可能的损失被中继到通信处理器43。这经由内部接口54从通信接口40开始来执行。

通信处理器43优选地以这样的方式设计：其以尽可能少的延迟（特别是没有任何延迟）将传入通信信号34中继到其他通信接口41和42，其中通信信号在每种情况下作为传出通信信号被中继到邻近地布置但是未图示的通信参与者2至5。此外，通信处理器43被设计以便从通信信号提取控制指令，所述控制指令意在用于相应的通信部件25。控制指令的该提取可以例如在通信信号内的地址信息的帮助下执行，所述地址信息与通信部件25的地址一致。

如果这样的控制指令未被包含在通信信号中，则通信处理器经由内部接口57将这些控制指令中继到计算单元44。计算单元然后具有从控制指令生成用于电气连接到通信部件25的致动器（例如，阀6）的合适的控制信号和/或生成用于连接到通信部件25的传感器7的查询信号的任务。为此，使用内部程序（特别是软件的）的计算单元44，在所述计算单元44的帮助下，控制指令可以被转换为控制信号。由计算单元44确定的控制信号经由内部接口58被中继到模拟模块45并且在那里经由内部接口59和60以合适的方式被传输到数字-模拟转换器46和47。在那里，将数字信号转换为模拟信号因此发生，其中根据连接的致动器，这些模拟信号以对应的信号电平（特别是对于阀6的磁线圈的合适的电流强度）输出。

如果通信参与者2至5被电气地连接到一个或多个传感器7，那么对应的传感器信号在模拟输入52、53中的至少一个处提供，所述传感器信号由模拟-数字转换器50或51转换为数字信号并且经由内部接口58由模拟模块45提供给计算单元44。根据正在操作的程序，计算单元44可以被提供用于将传感器信号直接中继到通信接口40至42中的至少一个。替代地，计算单元44被设计用于处理传感器信号并且将处理结果中继到通信接口40至42中的至少一个。

计算单元44中的传感器信号的处理可以例如包括传入传感器信号的信号电平与预定阈值的比较，其中只有当阈值被当前确定的传感器信号超过时，计算单元44可以例如将对应的信号传输到通信接口40至42。在这种情况下，可以特别设想的是，计算单元44将二进制状态信号输入到通信信号的数据帧中，并且然后经由通信处理器43将通信信号提供给通信接口40至42。在那里，通信信号形成传出通信信号33，其被提供用于中继到通信参与者2至5中的至少一个。

因为对于通信接口40至42中的每个而言，总是设想与邻近的通信接口40至42的点对点通信，通信系统1不是常规总线系统，在常规总线系统中，来自总线主设备的所有信息通过多个连接的从设备传送。而是，通信系统1是配备有多个通信分支的树结构，其中相应的通信组28至32中的通信信号在每种情况下双向地通过对应的通信组28至32的通信参与者2至5，并且可以由连接的通信参与者2至5中的每个来修改。

在这方面中，由通信参与者2至5利用的用于通信信号的通信协议根据需要使能对通信信号的内容的一般或者单独寻址。因此，例如，可以设想的是，通信参与者2至5中的一个将通常有效的信息的条目馈送到通信信号中，所述通信信号必须由所有连接的通信参与者2至5观察到。

替代地，还可以设想的是，通信参与者2至5中的一个将专门意在用于通信系统1内的另一通信参与者2至5的信息的条目馈送到通信信号，并且对该信息执行适当的处理，使得该信息专有地由寻址的通信参与者2至5处理，而所有其他通信参与者2至5仅仅中继被包含在通信信号中的信息。

在图4中仅示意性地图示的连接部分105可以例如代替用作通信分支B的根据图2的通信参与者2使用，并且例如将三个通信参与者2至5组合为无源部件。在这种情况下，设想的是通信参与者A的传输模块68被直接地连接到通信参与者G的接收模块65。此外，设想的是通信参与者G的传输模块68被直接地连接到通信参与者C的接收模块65。另外，设想的是通信参与者C的传输模块68被直接地连接到通信参与者A的接收模块65。

Claims (17)

1.用于自动化系统的通信参与者，其具有通信部件（25），所述通信部件（25）包括至少两个相同地形成的通信接口（40、41、42），其中通信接口（40、41、42）中的每个包括：接收模块（65），其用于传入通信信号（34）的接收；以及传输模块（68），其用于通信信号（33）的传输，其中所述至少两个通信接口（40、41、42）中的每个被设计用于与直接邻近布置的插入连接的通信参与者（2、3、4、5）通信，并且用于与远程地布置的电缆连接的通信参与者（2、3、4、5）通信。

2.根据权利要求1所述的通信参与者，其特征在于，机电插入连接器（19、20）与通信接口（40、41、42）相关联，该连接器被设计用于与可以直接邻近安装的通信参与者（2、3、4、5）的相应设计的插入连接器（19、20）的插入连接。

3.根据权利要求1或2所述的通信参与者，其特征在于，机电插入连接器（19、20、21）与通信接口（40、41、42）相关联，该连接器被设计用于与连接电缆（22）的插头连接，以便使能与可以远程地安装的通信参与者（2、3、4、5）的通信。

4.根据权利要求1、2或3所述的通信参与者，其特征在于，接收模块（65）装备有电平确定模块（66），所述电平确定模块（66）被设计为确定传入通信信号（34）的信号电平并且输出电平值，并且还装备有与接收模块（65）相关联的调节模块（67），该调节模块被设计为根据电平值来适配接收模块（65）的接收灵敏度。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的通信参与者，其特征在于，传输模块（68）包括用于调节要被传输的通信信号的信号电平的适配模块（69），所述适配模块（69）根据电平确定模块（66）的电平值和/或根据利用通信信号传输的电平值来调节。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的通信参与者，其特征在于，通信部件（25）包括连接到通信接口（40、41、42）的通信处理器（43），处理器被设计为在至少两个通信接口（40、41、42）之间中继通信信号，特别是未处理的通信信号，并且还根据特别地针对通信部件（25）的通信信号来确定控制指令。

7.根据权利要求6所述的通信参与者，其特征在于，计算单元（44）与所述通信处理器（43）相关联，所述计算单元（44）被设计为评估和处理针对通信部件（25）的控制指令并且改变要被传输的通信信号。

8.根据权利要求7所述的通信参与者，其特征在于，通信处理器（43）或者计算单元（44）被连接到用于输出输出信号和/或用于接收输入信号的连接模块。

9.根据权利要求8所述的通信参与者，其特征在于，连接模块包括模拟模块（45），所述模拟模块（45）包括用于根据处理的控制指令来提供模拟输出信号的数字-模拟转换器（46、47），并且还包括用于输出模拟信号的相关联的模拟输出（48、49）和/或用于确定模拟输入信号的模拟输入（52、53），以及用于将检测的输入信号数字化的相关联的模拟-数字转换器（50、51）。

10.根据权利要求7、8或9所述的通信参与者，其特征在于，计算单元（44）包括计算接口（64），其被设计用于与外部计算单元的双向数字数据通信，并且计算单元（44）被设计用于在计算接口（64）处输出计算值和/或计算操作，并且还用于在计算接口（64）处接收计算结果。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的通信参与者，其特征在于，通信部件（25）包括至少三个相同地形成的通信接口（40、41、42）和/或通信部件（25）被形成为集成电路。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的具有多个通信参与者（2、3、4、5）的通信系统，其中至少两个通信参与者（2、3、4）被直接地邻近布置并且被插入连接，和/或其中至少两个通信参与者（2、3、4、5）彼此间隔开布置并且由电缆连接。

13.根据权利要求12所述的通信系统，其特征在于，至少三个通信参与者（2、3、4、5）被耦合到连接部分（105），所述连接部分（105）被设计用于在第一通信参与者（2、3、4、5）的传输模块（68）与第二通信参与者（2、3、4、5）的接收模块（65）之间、以及也在第二通信参与者（2、3、4、5）的传输模块（68）与第三通信参与者（2、3、4、5）的接收模块之间、以及在第三通信参与者（2、3、4、5）的传输模块（68）与第一通信参与者（2、3、4、5）的接收模块（65）之间的通信连接。

14.根据权利要求12所述的通信系统，其特征在于，至少一个通信参与者（2、3、4、5）包括至少三个相同地形成的通信接口（40、41、42），并且该通信参与者（2、3、4、5）被连接到三个其他通信参与者（2、3、4、5），以便形成通信分支。

15.根据权利要求14所述的通信系统，其特征在于，连接到通信分支的通信参与者（2、3、4、5）形成物理线性和数据技术闭环通信连接，所述通信参与者（2、3、4、5）在每种情况下被连接到至少一个邻近地布置的通信参与者（2、3、4、5）和至多两个通信参与者（2、3、4、5）。

16.根据权利要求11、12、13、14或15所述的通信系统，其特征在于，通信参与者（2、3、4、5）的通信接口（40、41、42）中的每个被设计用于与其他通信参与者（2、3、4、5）的直接地连接的通信接口（40、41、42）的专有通信。

17.根据权利要求11、12、13、14、15或16所述的通信系统，其特征在于，通信参与者（2、3、4、5）中的至少一个经由通信接口（40、41、42）被连接到总线耦合器（8），其被设计用于与主总线系统（9）的双向通信连接。