CN114503519A - 用于现场总线系统的输入/输出站，用于输入/输出站的现场总线耦合器，以及用于输入/输出站的占位模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有现场总线耦合器(21，41)的现场总线系统的输入/输出站(20；40)，所述现场总线耦合器具有系统总线端口(22；42)和现场总线端口(24；44)，其中所述输入/输出站(20，40)具有一定数目的用于插式输入/输出模块(31‑36)的插槽(51a‑54a)，除了一定数目的输入/输出模块(31‑36)之外，所述插槽中还可插有一或多个占位模块(37‑39)。本发明涉及所述现场总线耦合器(21，41)的固件的一种特别的设计方案。所述固件针对所述输入/输出站(20，40)的全配置设计，其中所述固件以某种方式针对与控制站(100)的通信设计，使其从所述控制站(100)接收所述输入/输出站(20；40)的全配置作为所设计的目标配置，并且以所述固件的与所述控制站(100)的输入/输出模块对所述输入/输出站(20，40)的实际占用无关的工作模式确认所述输入/输出站(20；40)的全配置。

Description

用于现场总线系统的输入/输出站，用于输入/输出站的现场 总线耦合器，以及用于输入/输出站的占位模块
技术领域
本发明涉及一种用于现场总线系统的输入/输出站，所述输入/输出站例如可用于采集数据以及用于控制机器和设备，以及涉及一种相应地设计的现场总线耦合器，和一种用于输入/输出站的相应的占位模块。
背景技术
通常在生产设备中应用这类通信系统，例如输入/输出(I/O)站，因为通过其模块化的结构可以在生产过程中实现多种用途。这种通信系统特别是具有一个处理器、一个配置存储器、一或多个插式输入和/或输出模块(I/O模块)和一个内部总线系统。其中，I/O模块形成端口，可以经由此端口将过程数据和控制数据，如传感器信号和执行器信号发送至待控制的设备并且从这个设备接收过程数据和控制数据。此总线系统例如包括具有用于在处理器与I/O模块之间进行过程数据交换的数据总线以及存储器地址总线的系统总线、控制总线以及也被称为外设选择总线的地址总线。每个I/O模块均具有唯一地址，可以通过此地址经由地址总线选择模块。EP 0 952 523 A1例如揭示过这种通信系统。
如EP 2 274 655 A1所述，在另一实施方式中，此通信系统包含总线耦合器和具有集成总线节点的内部总线系统。这些总线节点特别是为I/O模块。
I/O站可以以不同的配置构建。这些配置一方面是指全站配置，也就是最大站点配置，在此配置中，一个I/O站的所有插槽均配设有I/O模块，另一方面是指I/O站的变体，功能性I/O模块中的一或多个未被装在这些变体中，因此，I/O站的插槽为空。在不同的配置中，所插接的I/O模块的顺序和相应类型为相同的。
针对I/O站的不同配置，根据现有技术，必须在项目设计程序或工程程序中为每个站点配置分别创建一个项目或子项目，使得I/O站的目标配置与实际配置相一致。在为I/O站扩展另一I/O模块或多个I/O模块时，为项目程序设计补充另一具有相应功能的项目。
这对已安装在生产设备部件或机器中的I/O站而言难度极大，其可能导致较长的停工期。此外，系统的扩展存在技术风险，因为信号传播时间可能会因此扩展而改变。其结果是高昂的改装成本以及难以估量的技术风险。
EP 2 042 952 A1揭示过这种被称为开关设备控制装置的通信系统，其具有一个处理器、一个用于当前配置的存储器以及至少一个开关设备通信接口。其中，此开关设备控制装置能够将外围地址识别为未配设，并且存储在用于当前配置的存储器中，其中为未配设的设备预留该地址。为避免出现空槽，可以使用物理占位模块，其作为功能性I/O模块的替代占据插槽并且分配有未使用的I/O模块的地址。
WO 2007/121968 A2揭示过一种用于现场总线领域的通信接口的插入式模块，其包含可编程控制器(PLC)的功能。此通信接口具有内部控制功能，其以某种方式作用于通信数据，如同控制功能是在另一设备中实现的那样。
发明内容
本发明的目的在于，降低本文开篇所述类型的通信系统的项目设计难度。
本发明用以达成上述目的的解决方案为根据权利要求1所述的用于现场总线系统的输入/输出站、根据权利要求10所述的用于输入/输出站现场总线耦合器，以及根据权利要求11所述的用于输入/输出站的占位模块。
从属权利要求包含本发明根据对这些措施的以下描述的有利进一步方案和改进方案参阅。
在一个配置方案中，本发明涉及一种用于具有现场总线耦合器的现场总线系统的输入/输出站，所述现场总线耦合器具有系统总线端口和带相应固件的现场总线端口，其中所述输入/输出站具有一定数目的用于插式输入/输出模块的插槽，除了一定数目的输入/输出模块之外，所述插槽中还插有至少一个占位模块。特别之处在于，该现场总线耦合器包含针对输入/输出站的全配置所设计的固件，其中该固件以某种方式针对与控制站的通信设计，使其从控制站接收输入/输出站的全配置作为所设计的目标配置，且使得固件以与控制站的输入/输出模块对输入/输出站的实际占用无关的工作模式确认输入/输出站的全配置。这个解决方案的优点在于，不再需要在项目设计程序或工程程序中针对输入/输出站的不同配置为每个站点配置分别创建一个独立的项目(也就是超过一个项目)，使得输入/输出站的目标配置与实际配置相一致。因此，针对输入/输出站的不同配置，仅需在项目设计程序或工程程序中创建一个项目，从而为客户，也就是机器或设备制造商降低项目设计和管理难度。
对控制程序而言同样较为有利。其中，在控制程序的第一次试运行期间，就已经可以例如在生产设备中一起预设机器或设备部件的可选扩展。如果之后需要将该扩展集成在生产设备中，仅需要开放控制程序中的相应控制部分以供使用，并且用预设的功能性I/O模块来替换占位模块。
所述解决方案的一个扩展在于，如此地设计固件，使得随着对输入/输出站的全配置的确认，该工作模式可以通过在固件中创建的参数打开或关闭，该参数可以通过在项目设计计算机上运行的项目设计软件远程设置或删除。借助于这种形式的固件设计实现向下兼容性，使得在通过相应地设置参数来关闭附加工作模式的情况下，这个固件同样能够采用早先固件的特性。
此外，有利地，在与控制站的通信循环中插入用于至少一个占位模块的虚拟数据，或者从控制站接收用于至少一个占位模块的虚拟数据。其优点在于，在表单中模拟全配置级的总线功能，并且在替换占位模块时不会导致现场总线上的总线循环时间发生改变。在智能占位模块中，系统总线的循环时间甚至保持恒定，因为该占位模块具有在相应插槽上预设的模块的过程数据宽度。
另一有利措施在于，占位模块具有预配置的存储器，其中存储有默认配置以及占位模块的预设定。
对输入/输出站中的内部通信而言，有利地，随着对全配置的确认，现场总线耦合器的固件以该工作模式通过过程数据宽度有所减小的系统总线与输入/输出站的输入/输出模块通信，其中过程数据宽度的减小相当于每个通信循环中针对未被占用的输入/输出模块所计划的数据量。现场总线耦合器通过输入/输出站的过程数据宽度有所减小的系统总线与输入/输出模块通信，因为其适用实际配置的过程数据宽度<目标配置的过程数据宽度。这一点同样适用于未被占用的插槽，或者插有过程数据宽度＝0的占位模块的插槽。
在另一方案，即随着对全配置的确认，现场总线耦合器的固件以该工作模式通过全过程数据宽度的系统总线与输入/输出站的输入/输出模块通信的方案中，需要将所谓的智能占位模块插入空位。对这样的一个占位模块而言，有利地，该智能占位模块如此地设计，使其在每个内部通信循环中均通过系统总线将模拟过程数据传输至现场总线耦合器，并且从现场总线耦合器接收模拟过程数据。其主要优点在于，在所计划的初装中，在输入/输出站未完全占用的情况下，系统总线上的时序就已经相当于输入/输出站的全配置的时序。
在另一方案中，有利地，现场总线耦合器的固件如此地设计，使其在用于与控制站交换数据的通信循环中插入用于至少一个插入的占位模块的虚拟数据，以及/或者从控制站(100)接收用于至少一个插入的占位模块(37-39)的虚拟数据。这同样具有时序上的优点。但该情形主要是指与控制站交流时在系统总线上的时序，该控制站例如可以实现为PLC(可编程控制器)。在此情形下，在所计划的初装中，在输入/输出站未完全占用的情况下，现场总线时序就已经保持下来且不会因之后的全配置而改变。
在一个特别简单的方案中，现场总线耦合器针对所设计的被占位模块替代的模拟输出模块从控制站接收零作为用于相应占位模块的虚拟数据，但不将这些虚拟数据通过输入/输出站的系统总线传输至占位模块。这在未插接任何占位模块的情况下同样适用于输入/输出站中的空位。
同样有利地，现场总线耦合器针对所设计的被占位模块替代的模拟输入模块将零作为用于相应占位模块的虚拟数据发送至控制站。这样就保留了总线功能，且不会在占位模块被功能性输入/输出模块替代的情况下发生改变。这在未插接任何占位模块的情况下同样适用于输入/输出站中的空位。
可以针对相应地设计的现场总线耦合器实现有利的相应措施。本发明的第一实施方式涉及一种现场总线耦合器，其包含针对输入/输出站的全配置所设计的固件，其中该固件以某种方式针对与控制站的通信设计，使其从控制站接收输入/输出站的全配置作为所设计的目标配置，且使得固件以与控制站的输入/输出模块对输入/输出站的实际占用无关的工作模式确认输入/输出站的全配置。
本发明的另一实施方案涉及一种用于输入/输出站的占位模块，所述占位模块的特征在于，所述至少一个插入的占位模块具有至少一个非易失性存储器和一个可选的微控制器，且使得该存储器或该微控制器适于通过系统总线将模拟过程数据发送至现场总线耦合器，并且从现场总线耦合器接收模拟过程数据。
附图说明
下面结合附图对本发明的更多实施例进行详细说明。
其中：
图1为现有技术中具有现场总线系统的机器或设备控制装置的系统总览；
图2为现有技术中的现场总线系统的输入/输出站；
图3为本发明的现场总线系统的输入/输出站的第一优选实施例；
图4为本发明的现场总线系统的输入/输出站的第二优选实施例；以及
图5为用来说明现场总线耦合器(21，41)的固件与项目设计软件的相互作用的流程图。
具体实施方式
本说明书对本发明的揭示内容的原理进行说明。可以理解的是，本领域技术人员能够设计不同的实施方案，这些实施方案在此未明确描述但体现了本发明揭示内容的原理，其范围同样应受到保护。
图1示出基于现场总线系统的使用的机器或设备控制装置的系统总览。现场总线用参考符号80表示。这个现场总线连接机器或设备控制装置100。这个控制装置100通常放置在生产车间。其根据通常作为PLC也就是可编程控制器的工控机实施。通过另一网络150将控制程序传输至控制装置100，该网络例如可以设计为以太网，特别是工业以太网。控制装置100所执行的控制程序的开发通常在远离生产车间的办公大楼中进行。用参考符号200表示项目设计计算机。软件工程师用这个项目设计计算机200开发控制程序。通过网络150将完成的控制程序传输至控制装置100。不同的过程或设备数据通过现场总线80到达控制装置100。反之，将不同的控制数据从控制装置100传输至相应的机器或设备部件。为此，现场总线80连接所谓的输入/输出站10。这个输入/输出站配设有现场总线耦合器和不同的输入/输出模块，这些输入/输出模块又连接不同的传感器S1、S2和执行器A1。图1还示出一个独立的非模块化输入/输出单元60。这个输入/输出单元连接传感器S3和执行器A2。输入/输出单元还连接一个开关单元70，该开关单元连接其他执行器A3、A4。
图2示意性地示出现有技术中的输入/输出站10，其在全配置中具有六个插式输入和/或输出模块(I/O模块)1-6和一个现场总线耦合器11。现场总线耦合器11包含现场总线端口14和连接内部系统总线16的系统总线端口12。系统总线16还连接不同的I/O模块1-6。
其中，I/O模块1-6中的每个均形成一个端口，可以通过这个端口从这些模块接收过程数据或机器数据或设备数据，如传感器数据，并且将控制数据发送至待控制设备，如执行器。I/O模块1-6分别具有一个唯一地址，通过这个地址，可以通过系统总线16从系统总线端口22调出I/O模块1-6，以便发送输出数据或接收输入数据。
如果需要将其他功能集成至输入/输出站10，则必须将其他I/O模块插入通信系统10，以便将需要新添加的传感器和执行器数据合并至输入/输出站10的输入/输出循环。新的I/O模块例如包含具有相应功能的模拟输入和输出端或者数字输入和输出端。如果存在模拟传感器信号，就将这些传感器信号数字化，随后以数字数据的形式传输。附加I/O模块的添加同样需要相应地在控制站100的控制程序中增加这些功能。这一点难度极大，特别是项目设计难度极大。
图3示意性地示出本发明的输入/输出站20的优选的第一实施例。输入/输出站20包含现场总线耦合器21，该现场总线耦合器具有现场总线接口24以及供现场总线接口22与多个I/O模块连接的系统总线接口26。在图3的实施例中，输入/输出站20具有包含六个功能性I/O模块31-36和三个无功能的占位模块37-39的配置级，其在图3中被标为“通配符”模块(WC1-WC3)。占位模块37-39中的每个均具有至少一个预配置的存储器37a-39a和一个可选的微控制器，在这些存储器和微控制器中分别存储有一个默认配置，且占位模块37-39中的每个均通过一个内部系统总线26与系统总线端口22连接。
在对用于控制站100的控制程序进行程序设计时，从一开始就设计了输入/输出站20的具有九个功能性I/O模块31-39的全配置。在此情形下，控制程序同样具有用于功能性I/O模块的相应程序块，但这些程序块仍被占位模块占据。
具有六个I/O模块31-36的输入/输出站20例如能够对机器或设备部件进行控制。若需要在某个未来的时间点上对这个机器或设备部件进行扩展，则用功能性I/O模块，例如用模块DI16、DO8和AI4来替换占位模块37-39中的一个、两个或全部三个。其中，缩写DI代表“Digital In”，DO代表“Digital Out”，AI代表“Analog In”。由于原理上涉及到读入数字数据或模拟信号和输出数字数据的功能，因此，可以为这些功能设计相应的默认配置，使得总线功能不会因为用功能性模块进行了替换而改变。这一点特别是通过以下方式实现：现场总线耦合器21和控制站100中的现场总线耦合器在传输循环中就已经假定存在控制站100的全配置，并且添加用于占位模块37-39的模拟输入/输出数据。
在用项目设计计算机200进行设计时就已经假定存在全配置。其中，项目设计程序仅具有一个项目，因此，该项目设计程序是针对从具有一个I/O模块的最小配置版本至具有九个I/O模块的全配置的所有可行的配置版本所设计的。这样在新配置水平试运行时就无需改变项目设计程序。
占位模块37-39配设有至少一个预配置的存储器和一个可选的微控制器，其中例如该存储器在制造时就已经配设有特定的默认配置。其中，默认配置特别是描述需要在某个未来的时间点上替换相应占位模块37、38或39的I/O模块的功能。其中，在用于输入/输出站20的控制站100中执行的控制程序特别是已针对具有九个功能性I/O模块的全配置而设计，具体方式是，该控制程序已包含模块DI16、DO8和AI4的输入/输出功能。如果之后用为此而设置的I/O模块替换占位模块37-39中的一或多个，那么控制程序通过以下情形识别到这一点：现提供不同于默认配置的模拟数据的输入数据，且使其自动开始运行。
占位模块37-39特别是包含与需要在某个未来的时间点上应用的功能性I/O模块(在这个实施例中即I/O模块DI16、DO8和AI4)相同的总线功能。因此，在之后的升级中，在通信系统20上执行控制程序时，不会因添加预设的可选机器或设备部件而改变系统运行时间。
在本发明的另一优选实施例中，如图4示意性地所示，输入/输出站40包含系统总线端口42、现场总线耦合器44和内部总线系统46(系统总线)，以及用于I/O模块的四个插槽51-54。四个插槽51-54分别具有一个插式连接件51a-54a，插入的I/O模块通过这些插式连接件与内部总线系统46连接。
总线耦合器41的固件在此是针对具有四个功能性I/O模块的全配置所设计的，其中可以使用以下四个I/O模块：数字输入模块，数字输出模块，模拟输入模块或模拟输出模块。四个插槽51-54的允许配置为：
1.)对应于全配置的数字输入模块，数字输出模块，模拟输入模块或模拟输出模块
2.)数字输入模块，数字输出模块，模拟输入模块，占位模块
3.)数字输入模块，数字输出模块，占位模块，模拟输出模块
4.)对应于最小配置级的数字输入模块，数字输出模块，占位模块，占位模块。
下面借助于图5所示流程图对现场总线耦合的固件的特性进行说明。其中，该固件在多个方案中采用相同设计。在步骤P1中，在项目设计计算机200上运行的项目设计软件将目标配置发送至控制站100以进行准备。这个控制站将预定标定值传输至输入/输出站20、40。为输入/输出站40预设全配置作为目标配置。这一点在机器或设备制造商在其项目中使用没有完全被输入/输出模块31-39占据的输入/输出站20、40的情况下同样如此。其原因在于，机器或设备制造商仅需创建一个针对所有配置的项目，因而机器或设备制造商的项目设计和管理难度较小。在步骤S1中，目标配置的预设值到达现场总线耦合器21、41。随后，现场总线耦合器21、41的固件检查该预设的目标配置是否存在于输入/输出站20、40中。首先，在步骤S2中检查通过目标配置进行设计的输入/输出模块31-39是否插在输入/输出站20、40中的设计位置上。这是输入/输出站20、40的总线耦合器的固件中的典型过程。该检查基于以下情形：功能性输入/输出模块31-36配设有标识，在这个步骤中对该标识进行查询。目标配置中列出全配置中所插接的输入/输出模块31-39的标识。如果在检查中发现有另一输入/输出模块被作为项目设计模块插入，或者项目设计模块插在不同于预设插槽的插槽上，那么就在步骤S3中将故障信息传回控制站100。随后，将这个故障信息传输至项目设计计算机200。同时，可以在输入/输出站20、40中使得故障灯亮起。如果输入/输出站40配设有字母数字的和/或图形显示单元，那么在该处通常可以以文本形式输出故障信息。
如果没有识别到任何错误占用错误，那么就在步骤S4中检查输入/输出站20、40中是否插有占位模块(37-39)，或替代地是否存在未占用的插槽。但对第二个情形而言，输入/输出站20、40以某种方式设计，使得现场总线耦合器(21，41)识别到插槽51a–54a未占用。目前，空插槽的识别借助于现场总线耦合器的固件实施。替代地，该识别可以通过简单的电路技术措施来实现。为此，在插入输入/输出模块31-39时将每个插座的触点闭合或打开即可，其中这些触点受总线耦合器(21，41)监控。
如果没有识别到任何空插槽或占位模块，那么总线耦合器(21，41)假定存在全配置，且固件分支进入步骤S5，在该步骤中，将包含全配置确认的信息发回控制站100。将这个信息传输至项目设计计算机200，其根据步骤P2中的全配置来执行具有用于所有输入/输出模块31-39的所有程序块的项目设计程序。
如果在步骤S4中进行检查时发现存在空插槽51a–54a或占位模块37-39，那么就在步骤S6中再进行一次检查。这个检查涉及的是，检验是否有智能占位模块(37-39)插在插槽51a–54a上。可以通过查询占位模块(37-39)的标识来进行识别。智能占位模块(37-39)对此的反应与功能性输入/输出模块31-39相同。如果没有识别到任何智能占位模块，那么在步骤S7中同样将包含全配置确认的信息发回控制站100。如果现识别到任何智能占位模块，那么在步骤S8中同样将包含全配置确认的信息发回控制站100。随后，在这两种情形下，也就是在步骤S7和S8之后，现场总线耦合器21、41的固件开始将虚拟数据插进用于与控制站通信的通信循环。针对没有插入智能占位模块(37-39)的情形，也就是在步骤S8之后，在一个变体中，可以插入固定数据，如零作为过程数据。在对智能占位模块而言可行的另一改进变体中，插入编码的虚拟数据。例如可以根据这些编码虚拟数据识别出项目设计软件中的智能占位模块(37-39)的类型。
步骤S1至S8示出现场总线耦合器(21，41)方面的固件的特性。在项目设计计算机200上运行的项目设计软件方面紧接着还有其他步骤，这些步骤同样在图5中示出。在步骤P3中，检查编码的虚拟数据是否被输入用于控制站100通信的通信循环。如果是，就在步骤P3中对这些虚拟数据进行评价。这样项目设计软件就能识别出智能占位模块(37-39)，而无需自行向输入/输出站20、40发送询问。如果能够以这种方式获得关于所插接的占位模块(37-39)的信息，项目设计软件就能自行决定需要将哪些用于未插接的输入/输出模块的程序块删除。如果没有插接任何智能占位模块，就在步骤P4中通过以传统方式将对实际配置的查询发送至输入/输出站20、40来获得这个信息。接收到关于实际配置的报告之后，也可以抑制用于未被功能性输入/输出模块31-39占用的插槽的相应程序块。
用于输入/输出站40的占位模块优选具有零字节的过程数据宽度。例如在输入/输出站40具有包含两个占位模块的配置4.)的情况下，当在控制站100中执行系统控制程序时，总线端口42与过程数据宽度有所减小的现有I/O模块接触，因为实际配置的过程数据宽度小于全配置的过程数据宽度。
针对所设计的插槽中仍插有占位模块中的一个的模拟输出模块，将虚拟数据发送至现场总线耦合器41。现场总线耦合器41将用于模拟输出模块的过程数据删除，因为其并非装在或插在现场总线耦合器41之后，而是过程数据宽度为零的占位模块装在或插在现场总线耦合器之后。针对已设计但未安装或未插接的模拟输入模块，现场总线耦合器41将虚拟数据发送至控制站100；但由于模拟输入模块的程序块并未通过该处运行，因此，虚拟数据被识别到且一开始就不会被传输至用于这个I/O模块的数据块。可以以多种方式确定所应用的虚拟数据。在最简单的情形中，可以将“零”作为虚拟数据发送。
在防护等级为IP20的I/O模块插在底座上的插槽中的输入/输出站中，必须为未使用的插槽配设相应的盖部以防ESD、灰尘等。如果插有占位模块，那么这个占位模块受到保护。但对暴露的空位而言并非如此。为防止出现这种情况，可以使用插槽盖。这种盖部的缺失可能不会引人注意，且可能在输入/输出站运行时引起输入/输出站的运转失常或故障，这又可能导致机器或设备停止。为此，需要找到用于自动识别并显示出盖部缺失的解决方案。
一个解决方案基于：盖部包含电子设备，盖部本身可以根据该电子设备被识别到。这个解决方案的一个实施例为由现场总线耦合器21、41和底座形成的输入/输出站10，该底座具有一定数目的用于I/O模块31至39的插座51a至54a。插槽盖如同过程数据宽度为零的占位模块那样配设有非易失性存储器，该存储器例如构建为EEPROM。在项目设计或工程软件中，这个配置使用相应的设备描述数据(例如用于Profinet的GSDML)。针对这种类型的插槽盖同样存在相应的设备描述数据。在盖部缺失的情况下，在项目设计或工程软件中显示出相应的故障信息或相应的(警告)提示。
为此，EEPROM可以被编程为具有包含ID代码，如设备类型代码的唯一对象。输入/输出站10的现场总线耦合器21、41可以对这个编入的设备类型代码进行评价。在EEPROM缺失或包含设备类型代码的对象缺失的情况下，会发出警告，例如“插槽未覆盖”或“ESD保护未插入—背板x插槽y”，包括对相关插槽的说明(包括定位，如背板3插槽5)。
这应被理解为，所提出的通信系统可以以不同形式的硬件、软件、固件以及用专用处理器或其组合来实施。在一个优选方案中，使用具有集成式RAM存储器和处于处理器22和42的相应I/O端口的微控制器。针对存储器37a-39a，特别是使用非易失性可编程存储器。存储器24和44可以构建为易失性或非易失性，且已经集成在处理器22或42中。处理器22或42特别是也可以包括专用集成电路(ASICs)、精简指令集计算机(RISC)和/或现场可编程逻辑门阵列(FPGAs)。所提出的通信系统优选实施为硬件和软件的组合。软件优选作为工作程序安装在通信系统20或40内的一或多个非易失性存储器上。
揭示内容不局限于在此所描述的实施例。存在用于本领域技术人员基于其专业知识而认为同样属于揭示内容的各种调整和变更的空间。
附图标记说明
插式输入和/或输出模块 1-6
第一输入/输出站 10
第一现场总线耦合器 11
第一系统总线端口 12
第一现场总线端口 14
第一系统总线 16
第二输入/输出站 20
第二系统总线端口 22
第二现场总线耦合器 21
第二现场总线端口 24
第二系统总线 26
第二插式输入和/或输出模块 31-36
占位模块 37-39
第三输入/输出站 40
第三系统总线端口 42
第三现场总线耦合器 41
第三现场总线端口 44
第三系统总线 46
插槽 51-54
插式连接件 51a-54a
输入/输出单元 60
开关单元 70
现场总线 80
控制站 100
网络 150
项目设计计算机 200
第1传感器 S1
第2传感器 S2
第3传感器 S3
第1执行器 A1
第2执行器 A2
第3执行器 A3
第4执行器 A4
项目设计程序中的不同步骤 P1-P5
现场总线耦合器固件的不同步骤 S1-S8。

Claims (11)

1.一种用于具有现场总线耦合器(21，41)的现场总线系统的输入/输出站(20；40)，所述现场总线耦合器具有系统总线端口(22；42)和现场总线端口(24；44)，其中所述输入/输出站(20，40)具有一定数目的用于插式输入/输出模块(31-36)的插槽(51a-54a)，除了一定数目的输入/输出模块(31-36)之外，所述插槽中还可插入一或多个占位模块(37-39)，其中空插槽同样为一个允许的变体，其特征在于，所述现场总线耦合器(21，41)包含针对所述输入/输出站(20，40)的全配置所设计的固件，其中所述固件以某种方式针对与控制站(100)的通信设计，使其从所述控制站(100)接收所述输入/输出站(20；40)的全配置作为所设计的目标配置，且使得所述固件以与所述控制站(100)的输入/输出模块对所述输入/输出站(20，40)的实际占用无关的工作模式确认所述输入/输出站(20，40)的全配置。
2.根据权利要求1所述的输入/输出站(20；40)，其中所述固件如此地设计，使得随着对所述输入/输出站(20，40)的全配置的确认，所述工作模式可以通过在所述固件中创建的参数打开或关闭，所述参数可以通过在项目设计计算机(200)上运行的项目设计软件远程设置或删除。
3.根据权利要求1或2所述的输入/输出站(20；40)，其中随着对所述全配置的确认，所述现场总线耦合器(21，41)的固件以所述工作模式通过过程数据宽度有所减小的所述系统总线(26，46)与所述输入/输出站(20，40)的输入/输出模块(31-36)通信，其中所述过程数据宽度的减小相当于每个通信循环中针对所述未被占用的输入/输出模块(31-36)所计划的数据量。
4.根据权利要求1或2所述的输入/输出站(20；40)，其中随着对所述全配置的确认，所述现场总线耦合器(21，41)的固件以所述工作模式通过全过程数据宽度的所述系统总线(26，46)与所述输入/输出站(20，40)的输入/输出模块(31-36)通信，其中所述至少一个插入的占位模块(37-39)如此地设计，使其在每个内部通信循环中均通过所述系统总线(26，46)将模拟过程数据传输至所述现场总线耦合器(21，41)，并且从所述现场总线耦合器(21，41)接收模拟过程数据。
5.根据权利要求4所述的输入/输出站(20；40)，其中所述现场总线耦合器(21，41)的固件如此地设计，使其在与所述控制站(100)的通信循环中插入用于所述至少一个插入的占位模块(37-39)的虚拟数据，以及/或者从所述控制站(100)接收用于所述至少一个占位模块(37-39)的虚拟数据。
6.根据权利要求5所述的输入/输出站，其中所述固件如此地设计，使其在与所述控制站(100)的通信循环中插入用于所述至少一个插入的占位模块(37-39)的占位模块类型代码作为虚拟数据。
7.根据权利要求4或5所述的输入/输出站，其中所述现场总线耦合器(21，41)的固件如此地设计，使得所述固件针对所设计的被占位模块(37-39)替代的模拟输出模块从所述控制站(100)接收用于所述相应占位模块(37-39)的虚拟数据，但不将所述虚拟数据通过所述系统总线(26，46)传输至所述占位模块(37-39)。
8.根据权利要求4、5或7所述的输入/输出站，其中所述现场总线耦合器(21，41)的固件针对所设计的被占位模块(37-39)替代的模拟输入模块将为用于所述占位模块(37-39)的虚拟数据发送至所述控制站(100)。
9.根据权利要求4至6中任一项所述的输入/输出站，其中所述至少一个插入的占位模块(37-39)具有至少一个非易失性存储器和一个可选的微控制器，且所述存储器和所述微控制器适于通过所述系统总线(26，46)将所述模拟过程数据发送至所述现场总线耦合器(21，41)，并且从所述现场总线耦合器(21，41)接收模拟过程数据。
10.一种用于根据上述权利要求中任一项所述的输入/输出站(20，40)的现场总线耦合器，其中所述现场总线耦合器(21，41)配设有根据上述权利要求中任一项所述的固件。
11.一种用于根据上述权利要求中任一项所述的输入/输出站(20，40)的占位模块，其中所述占位模块(37-39)具有至少一个非易失性存储器和一个可选的微控制器，所述存储器和所述微控制器适于通过所述系统总线(26，46)将所述模拟过程数据发送至所述现场总线耦合器(21，41)，并且从所述现场总线耦合器(21，41)接收模拟过程数据。
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