CN113783747A

CN113783747A - 通信设备、识别所使用的网络协议的方法和现场设备

Info

Publication number: CN113783747A
Application number: CN202110642956.1A
Authority: CN
Inventors: 穆罕默德·赛义德·阿杜尔卡德尔; 本杰明·费里; 阿兰·埃尔泽塞尔
Original assignee: Buerkert Sas; Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert Sas; Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2021-12-10
Also published as: US20210385305A1; FR3111242A1; DE102021114862A1; FR3111242B1

Abstract

本发明涉及通信设备。所述通信设备包括具有多个输入接触部的连接单元。至少两个输入接触部与网络耦联。可对应于第一网络协议和不同于第一网络协议的第二网络协议来使用输入接触部。设备也包括识别模块，所述识别模块设立成，使得可基于至少第一输入接触部和第二输入接触部的输入信号根据第一网络协议或第二网络协议来辨识连接单元的使用。此外，设备包括功能模块，所述功能模块可基于通过识别模块辨识的网络协议配置成，使得可通过功能模块根据所辨识的网络协议来使能通信设备的通信。

Description

通信设备、识别所使用的网络协议的方法和现场设备

技术领域

本发明涉及具有连接识别的通信设备、具有通信设备的现场设备和方法。

背景技术

在自动化技术中，标准化的插接连接器通常用于借助于现场总线、工业以太网或实时以太网或另外的有线网络或无线网络在不同的构件之间进行通信。这种插接连接器通常具有确定数量的输入接触部。然后，根据占用，这种插接连接器可以基于不同的通信标准是可使用的，从而可以实现与这种类型的不同通信系统进行通信。

然而，然后必须确保插接连接器也应用正确的通信协议，以便正确地处理施加和/或提供的电压和/或电流。尤其地，必须防止所连接的通信系统遭受可能由不合适的信号处理而引起的损坏，或者也必须防止插接连接器实现通信所针对的电子部件遭受可能由不合适的信号处理而引起的损坏。为此，通常通过用户在硬件方面或软件方面选择对应的通信协议，然后基于所述通信协议确定输入接触部的占用。

如果应取消所述耗费，则根据现有技术对于现场设备而言需要多个网络电路板，以便可以根据不同的通信协议提供通信。

发明内容

本发明的目的是提供通信设备、现场设备和方法，其中消除或至少减少现有技术的缺点。其他目的从下文中的描述中得出。

所述目的通过实施例的主题来实现。有利的设计方案在实施例中得到。关于下文中所描述的通信设备列出的优点和优选的设计方案类似地转用于方法，并且反之亦然。用于识别网络协议的方法尤其用于运行下文中所描述的通信设备。

还提供通信设备。

通信设备包括具有多个输入接触部的连接单元。至少两个输入接触部与网络耦联。可对应于第一网络协议和与第一网络协议不同的第二网络协议来使用输入接触部。这意味着，可对应于第一网络协议和第二网络协议根据不同的输入布线来使用输入接触部。

通信设备也包括识别模块。识别模块设立成，使得可基于至少第一输入接触部和第二输入接触部的输入信号根据第一网络协议或第二网络协议来辨识连接单元的用途。

通信设备还包括功能模块，所述功能模块可基于通过识别模块辨识的网络协议配置成，使得可通过功能模块根据所辨识的网络协议来使能通信设备与耦联的网络的通信。换言之，识别模块设立用于检测由连接到输入接触部上的网络使用的网络协议。随后可以对应于检测到的网络协议来配置功能模块。然后，功能模块可以对应于所辨识的网络协议来使能通信设备的通信。通信的使能可以取决于：与由识别模块辨识的网络协议相比较地验证功能模块的配置。然后可以确保不根据错误的网络协议使用通信设备。因此，可以防止通信设备或所连接的网络处的损坏。

识别模块可以设立用于执行合适的探测功能，以便可以借助于所述探测功能来检测输入信号的不同的值、状态、幅值、强度或程度。

识别模块可以设立用于基于用于第一输入接触部和第二输入接触部的电压测量，根据第一网络协议或第二网络协议来辨识连接单元的使用。电压测量可非常可靠地执行。第一网络协议和第二网络协议可以是，即至少两个输入接触部处的电压幅值彼此不同，使得可以基于探测到的电压电平(单独或也组合地)做出关于如下的可靠结论：何种网络协议由与连接单元耦联的网络使用。第一输入接触部和第二输入接触部处的电压测量尤其可以彼此互补。换言之，通过第二输入接触部处的对应的第二电压测量，第一输入接触部处的第一电压测量可以是可验证的。

通信设备也可以包括处理模块。处理模块可以设立用于基于所辨识的网络协议对应于所辨识的网络协议来配置功能模块。然后，可以随后根据所辨识的网络协议使能通信设备以用于通信。就此而言，处理模块可以设立用于接收识别模块的结果并且基于所述结果进行功能模块的配置。处理模块也可以执行监控功能，以便在通信设备与网络的通信被使能之前验证功能模块对应于所辨识的网络协议被配置。

尤其地，网络协议的识别和功能模块的配置以及通信的随后的使能可以是自动化的。这意味着，并不必须需要用户输入以识别由耦联的网络使用的网络协议并且对应地配置功能模块。为此，对应的数据处理单元、处理器、电路等可以由各个模块和/或通信设备包括，尤其由处理模块包括。就此而言，通信设备可以设立用于自动识别具有对应的网络协议的所连接的网络。

识别模块可以包括保护装置。基于保护装置，可以可避免对识别模块和与输入接触部耦联的网络的损坏。保护装置尤其可以包括保护电路、例如过载电路和安全电路。

至少三个输入接触部也可以与网络耦联。然后，识别模块可以设立用于，基于用于第一输入接触部和第二输入接触部的电压测量和基于用于第三输入接触部的输入信号的存在或不存在，根据第一网络协议或第二网络协议来辨识连接单元的使用。因此，网络协议的识别可以包括：考虑附加的测量信号，由此提高识别机制的安全性。

至少四个输入接触部也可以与网络耦联。然后，识别模块可以设立用于，基于用于第一输入接触部和第二输入接触部的电压测量、基于用于第三输入接触部的输入信号的存在或不存在以及基于用于第四输入接触部的电压测量，根据第一网络协议或第二网络协议来辨识连接单元的使用。因此，可以再次提升网络协议的识别机制的安全性。

连接单元可以包括五引脚的M12插接器或五引脚的M12插座。M12标准(DIN EN61076-2-101:2013-01；VDE 0687-76-2-101:2013-01)是用于自动化技术中的通信连接、用于传感器、执行器以及现场总线的广泛使用的标准和网络技术中广泛使用的标准。这种耦联装置作为圆形插接器(可能插入式或可旋紧式)是稳健的，并且可用于多种应用目的。耦联装置可以根据IP65、IP67、IP68和/或IP69K被保护。

第一网络协议可以包括I/O-Link，并且第二网络协议可以包括CAN。所述网络协议被广泛使用。然而，对应的耦联装置的接触部具有不同的占用。因此，所述两个网络协议提供基于接触部占用来识别所使用的网络协议的可行性。

在连接单元与网络之间的耦联分离之后，可以根据第一网络协议或第二网络协议将被配置过一次的功能模块重新配置。这意味着，功能模块在首次配置之后没有确定为对应的网络协议。更确切地说，通信设备在与网络分离之后再次置于到原始状态中。因此，随后可根据两个网络协议重新配置功能模块。

也提供用于识别由与通信设备耦联的网络使用的网络协议的方法。为此，网络与通信设备的多个输入接触部耦联。

方法包括：探测用于至少第一输入接触部和第二输入接触部的电压幅值。

方法还包括：基于探测到的电压幅值来辨识由网络使用的网络协议。

方法也包括：根据所辨识的网络协议将功能模块配置成，使得可通过功能模块根据所辨识的网络协议来使能通信设备与耦联的网络的通信。

根据另一方面，也提供现场设备。现场设备包括如先前所描述的通信设备。在此，识别模块和功能模块可以由现场设备包括。连接单元可以在现场设备的外部或可以被视为在外部。连接单元的输入接触部经由对应的连接线路与现场设备的识别模块耦联。现场设备可以设立用于，在成功地配置功能模块之后，基于连接单元与网络进行通信。

现场设备也可以具有处理模块。

现场设备也可以包括通信设备，所述通信设备设立用于根据先前所描述的方法来识别网络，尤其识别由网络使用的网络协议。

当前，现场设备尤其理解为自动化技术领域中的技术装置。属于现场设备是用于影响过程变量的执行器、用于检测过程变量的传感器和提供或处理过程相关的信息的其他过程相关的设备。属于执行器例如是调控元件、(过程)阀、马达和泵。属于传感器例如是流量计、压力计、温度计和pH传感器。此外，现场设备也包括用于通信和控制的过程相关的设备，例如网关、远程I/O、链接设备、连接编程的控制装置、阀控制装置、控制头和存储器可编程的控制装置。

现场设备尤其可以经由现场总线、工业以太网或实时以太网或其他有线网络或无线网络与另外的现场设备、网关或上级设备进行通信。

附图说明

在下文中，根据实施例和参照附图详细地阐述特征和方面。在此示出：

-图1示出M12圆形插接器的简化的示意图，以及

-图2示出具有通信设备的现场设备的简化的示意图。

具体实施方式

图1示出M12圆形插接器10的简化的示意图。

M12圆形插接器10当前是五引脚的。M12圆形插接器10当前具有五个引脚1-5、壳体7、填充材料8和插入式编码9。引脚1-5由壳体7包围，并且借助于填充材料8与所述壳体电绝缘。M12圆形插接器10通常可以借助于注塑方法来制造。因为对应的插座具有相对应的插入式编码，所以插入式编码9防止错误插接。

图2示出具有通信设备30的现场设备20的简化的示意图。

通信设备30包括连接单元40、识别模块50、处理模块60和功能模块70。在此，识别模块50、处理模块60和功能模块70由现场设备20包括。相反，连接单元40在现场设备20的外部。连接单元40的输入接触部E1-E5经由连接线路L1-L5与现场设备20或识别模块50耦联。

识别模块50包括保护装置(未示出)、例如用于各个线路L1-L5和与其耦联的输入接触部E1-E5的保护电路。但是，保护装置也保护识别模块50本身和通信设备30的其余部件以及现场设备20免受损坏。

一旦网络与连接单元40(即与输入接触部E1-E5)连接，就由识别模块50经由线路L1-L5识别“某物”已连接。识别模块50现在对线路L1-L5进行评估并且创建探测结果52。探测结果52被传输或提供给处理模块60。根据探测结果52，处理模块60为识别出的网络配置功能模块70，并且为现场设备20激活与识别出的网络的通信K。

如果网络与输入接触部E1至E5分离，则通信K被中断，并且识别模块50再次“等待”网络连接到输入接触部E1-E5上。因此，也可基于新的探测结果52重新配置功能模块70。

根据与CAN网络的连接或与五引脚的M12圆形插接器10处的I/O-Link的连接来阐述识别模块50的工作方式。基本上，通过电学测量的方式以适当的顺序检查线路L1-L5。在此，识别模块50的保护电路不仅防止对识别模块50的损坏，而且防止对待检查的网络的损坏。基于I/O-Link和CAN的已知特性来确定是涉及连接的网络和I/O-Link还是CAN。根据I/O-Link和CAN，M12圆形插接器10的引脚分配是不同的，如从以下表中可获知。

输入接触部	M12引脚	I/O-Link	CAN
				E1	1	V+	被屏蔽
E2	2	I/O	V+
				E3	3	GND	GND
E4	4	C/Q	CAN_H
				E5	5	未使用	CAN_L

表1：M12圆形插接器和用于I/O-Link和CAN的连接单元的输入接触部的引脚分配

因为输入接触部E1-E5借助于连接线路L1-L5与相关联的引脚1-5耦联，所以可以基于不同的引脚分配推断出与通信设备30耦联的网络使用何种网络协议。

在五引脚的M12圆形插接器10处的网络连接在连接单元40的输入接触部E1-E5上之后，识别模块50开始其识别方法。

首先，经由连接线路L1和L2实施电压测量。可以分别根据测量到的电压的幅值来探测什么与输入接触部E1和E2耦联：

E1：V+或被屏蔽

E2：I/O或V+

这意味着，将分别探测到的电压幅值至少在数值上与用于相应的输入接触部和相应的配置的幅值的预设期望值进行比较。如果测量到的幅值在预设界限内与相应的期望值一致，则肯定地确定特定配置的探测。基于所述电压测量，识别模块50可以已经辨识所使用的网络协议。

然后，识别模块50可以可选地执行其他电压测量，以便验证所发现的探测结果52(探测到的网络协议)。例如，可以经由连接线路L5执行电压测量，并且可以探测在输入接触部E5上究竟是否施加有电压信号：

E5：“某物”或“什么也没有”

尤其地，存在“某物”的识别可能需要施加的电压的幅值在数值上超过预设阈值。因此可以排除基于电子噪声的错误探测。

此外，也可以经由输入接触部E4处的连接线路L4执行电压测量。对于输入接触部E4，用于CAN的所期望的电压的幅值是“接近CAN_H”(CAN_high)，并且用于I/O-Link的所期望的电压的幅值是“不同的某物”：

E4：“接近CAN的电压”或“不同的某物”

对于所述测量，基于电压测量对确定的网络协议的探测可以取决于：测量到的电压的幅值是否以在数值上与用于“CAN_H”的期望值偏离多于最小差值。

先前所提及的电压测量的顺序是特别有利的顺序。但是原则上也可以与其偏离。

识别模块50也可以设立用于多次执行相应的测量，以便提高识别机构的安全性。

探测结果52通常对应于连接线路L1至L5中的一个连接线路为每个电压测量指示所辨识的网络协议，即分别功率相关地组合。然后，所辨识的网络协议的识别可以取决于：探测结果52对于所有检查的连接线路/输入接触部列出用于所发现的网络协议的统一的结果，即已分别为所有检查的输入接触部要么辨识I/O-Link，要么辨识CAN。如果探测结果52已对于不同的输入接触部发现不同的网络协议，则可以拒绝探测结果52。在所述情况下，识别模块50可以设立用于重新开始识别。

在明确地识别出由耦联的网络使用的网络协议之后，处理模块60借助于探测结果52为所辨识的协议配置功能模块70。随后使能通信设备30与耦联的网络的通信K。使能可以取决于：功能模块70对应于所辨识的网络协议肯定地确认配置、例如相对于处理模块60肯定地确认配置。

一旦网络与接触部位E1-E5分离，通信K就被中断并且识别模块50再次“等待”网络连接到接触部位E1-E5上。随后，识别机制可以重新开始。

Claims

1.一种通信设备(30)，包括：

具有多个输入接触部(E1，E2)的连接单元(40)，其中至少两个输入接触部与网络耦联，并且其中能够对应于第一网络协议和第二网络协议使用所述输入接触部，所述第二网络协议不同于所述第一网络协议，

识别模块(50)，所述识别模块(50)设立成，使得能够基于至少第一输入接触部和第二输入接触部的输入信号根据所述第一网络协议或所述第二网络协议来辨识所述连接单元的使用，以及

功能模块(70)，所述功能模块能够基于通过所述识别模块辨识的网络协议配置成，使得能够通过所述功能模块根据所辨识的网络协议来使能所述通信设备与耦联的所述网络的通信(K)。

2.根据权利要求1所述的通信设备(30)，其中所述识别模块(50)设立用于，基于用于所述第一输入接触部和所述第二输入接触部(E1，E2)的电压测量，根据所述第一网络协议或所述第二网络协议来辨识所述连接单元(40)的使用。

3.根据上述权利要求中任一项所述的通信设备(30)，所述通信设备(30)还包括处理模块(60)，其中所述处理模块基于所辨识的网络协议对应于所辨识的网络协议来配置所述功能模块(70)，并且其中随后根据所辨识的网络协议使能所述通信设备以用于所述通信(K)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的通信设备(30)，其中所述识别模块(50)包括保护装置，其中基于所述保护装置防止对所述识别模块的损坏和对与所述输入接触部(E1，E2)耦联的所述网络的损坏。

5.根据上述权利要求中任一项所述的通信设备(30)，其中至少三个输入接触部(E1，E2，E5)与所述网络耦联，并且其中所述识别模块(50)设立成，基于用于所述第一输入接触部和所述第二输入接触部的电压测量和基于用于第三输入接触部的输入信号的存在或不存在，根据所述第一网络协议或所述第二网络协议来辨识所述连接单元(40)的使用。

6.根据上述权利要求中任一项所述的通信设备(30)，其中至少四个输入接触部(E1，E2，E5，E4)与所述网络耦联，并且其中所述识别模块(50)设立用于，基于用于所述第一输入接触部和所述第二输入接触部的电压测量、基于用于第三输入接触部的输入信号的存在或不存在以及基于用于第四输入接触部的电压测量，根据所述第一网络协议或所述第二网络协议来辨识所述连接单元(40)的使用。

7.根据上述权利要求中任一项所述的通信设备(30)，其中所述连接单元(40)包括五引脚的M12圆形插接器(10)或五引脚的M12插座。

8.根据上述权利要求中任一项所述的通信设备(30)，其中所述第一网络协议包括I/O-Link，并且所述第二网络协议包括CAN。

9.根据上述权利要求中任一项所述的通信设备(30)，其中在所述连接单元(40)与所述网络之间的耦联分离之后，能够根据所述第一网络协议或所述第二网络协议对配置过一次的功能模块(70)重新配置。

10.一种用于识别由与通信设备(30)耦联的网络使用的网络协议的方法，其中所述网络与所述通信设备的多个输入接触部(E1，E2)耦联，所述方法包括：

a)探测用于至少第一输入接触部和第二输入接触部的电压幅值，

b)基于探测到的所述电压幅值来辨识由所述网络使用的网络协议，

c)根据所辨识的网络协议将功能模块(70)配置成，使得能够通过所述功能模块根据辨识出的网络协议来使能所述通信设备与耦联的所述网络的通信(K)。

11.一种现场设备(20)，所述现场设备(20)包括根据上述权利要求中任一项所述的通信设备(30)，其中所述现场设备包括所述识别模块(50)和所述功能模块(70)，其中所述现场设备具有多个连接线路(L1-L5)，基于所述连接线路，所述现场设备与所述连接单元(40)的输入接触部(E1-E5)耦联，并且其中所述现场设备设立用于，基于所配置的所述功能模块与所述网络进行通信。

12.一种现场设备(20)，所述现场设备(20)包括通信设备(30)，所述通信设备设立用于，按照根据权利要求10所述的方法来识别网络。