CN115223352A - 用于数据网络的中央设备 - Google Patents

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CN115223352A CN202210245969.XA CN202210245969A CN115223352A CN 115223352 A CN115223352 A CN 115223352A CN 202210245969 A CN202210245969 A CN 202210245969A CN 115223352 A CN115223352 A CN 115223352A
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Abstract

本发明涉及一种用于数据网络的中央设备(30)，包括用于接收请求信号的输入接口(32)、用于根据接收的请求信号产生控制信号的控制单元(34)、以及至少一个用于将控制信号传输至至少一个节点设备(41，42，43)的输出接口(36)。其中，控制信号配置成控制节点设备(41，42，43)，令其输出节点输出信号，用以识别节点设备(41，42，43)的物理位置。本发明还涉及一种用于数据网络的系统(10)，包含本发明的中央设备(30)。本发明还涉及一种在数据网络中运行中央设备(30)的方法，其中中央设备(30)在数据方面对应至少一个节点设备(41，42，43)。

Description

用于数据网络的中央设备
技术领域
本发明涉及一种用于数据网络的中央设备，一种用于数据网络的系统，以及一种在数据 网络中运行中央设备(30)的方法。
背景技术
就复杂的网络而言，往往有许多执行器和传感器以及控制和监视设备相连，并且定位在 不同位置上。在排除故障的过程中，为了维护或者其他目的，有时需要对特定的设备进行物 理定位。然而，在设备具有标准化外观的情况下，上述操作会造成巨大困难，因为无法轻易 地依据外观辨识出这些设备。
DE 10 2018 118 872揭示过一种检查电气开关设备的数据传输的方法，其中，LED产生作为稳定光被观察者感知到的光信号，然而，光学读取设备能够利用此光信号采集用户 数据。
在已知的方法中，请求设备在定义的时间内闪烁，借此展示其位置。但在此情况下需要 在系统中识别较大数目的设备，操作复杂度较高。
发明内容
本发明的目的在于，提供用于数据网络的一种中央设备和一种系统，以及提供一种运行 这种中央设备的方法，借此实现特别简单和高效的操作。
本发明用以达成上述目的的解决方案为具有独立权利要求的特征的一种中央设备、一种 系统和一种方法。本发明的优选构建方案和进一步方案在从属权利要求中给出。
用于数据网络的中央设备包括用于接收请求信号的输入接口、用于根据所述接收的请求 信号产生控制信号的控制单元、以及至少一个用于将所述控制信号传输至至少一个节点设备 的输出接口。其中，所述节点设备特别是与所述中央设备的输出接口建立起数据连接。其中， 所述控制信号配置成控制节点设备，令其输出节点输出信号，用以识别节点设备的物理位置。
这样便能特别简便地找到节点设备。此外，能够特别高效地对旨在将输出信号输出的请 求进行评估。
在一个设计方案中，所述输入接口配置成借助第一数据协议，特别是借助以太网、单对 以太网、SPE、现场总线、Profibus或者另一总线协议，接收所述请求信号。此外，所述输 出接口配置成借助第二数据协议，例如借助IO-Link、执行器传感器接口(AS-Interface)、 可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议(Hart协议)或者另一针对传感器/执行器通信 的协议，传输所述控制信号。其中，所述第一和第二数据协议互不相同。例如，所述中央设 备可以连接至总线系统并且配置为IO-Link主站，其中所述节点设备配置为IO-Link设备并 且与这个IO-Link主站对应。
借此有利地以跨协议的方式进行控制：
第一数据协议用于对中央设备进行寻址和传输请求信号。控制的这一部分例如通过与中 央设备数据耦合的外部设备进行，这个数据耦合例如通过总线系统实现。所述外部设备例如 可以具有操作界面，例如用于编程和/或用于消除数据网络内的故障或技术问题的界面。
随后，使用第二数据协议来将旨在输出节点输出信号的请求从中央设备传输至与中央设 备连接的节点设备。由于第二协议不同于第一协议，这个控制不能(例如通过外部设备)直 接进行，而是由中央设备在中间步骤中进行转发，例如在IO-Link系统内实现。在此情况下， 中央设备可以视情况而定对请求进行修改，使得能够特别简单和方便地对输出的节点输出信 号进行配置。
亦即，中央设备在控制中在第一协议层与第二协议层之间进行传递。其中，使用者无需 对中央设备的这个特性以及连接的节点设备的特性进行单独配置。确切言之，通过向中央设 备发出简单的命令，便能在整个子系统内对输出进行分配。
所述输出信号可以以不同的方式构建。这个输出信号特别是适于协助人类使用者找到相 应的设备。使用者特别是能够在一个房间中对输出了输出信号的设备进行定位。
在另一设计方案中，所述节点输出信号以可供使用者感知式检测的方式形成。这个输出 信号特别是可为人类听觉或视觉所检测。
这使得操作非常简单，且使用者无需额外的装备便能对设备进行物理定位。与已知系统 的不同之处在于，无需增设用于检测输出信号的设备。
可以采用各种方式来将节点输出信号输出。这些方式特别是由用于将输出信号输出的单 元定义，例如针对可以听觉或视觉感知的输出，例如借助显示器、发光元件或者扬声器实现。
不同的节点设备可以借助不同的输出方式来将节点输出信号输出，例如取决于可供使用 的输出单元的类型：举例而言，具有显示器的节点设备可以借助这个显示器来输出节点输出 信号，而无显示器的其他节点设备例如通过发光元件的闪烁来输出节点输出信号。也可以将 不同的输出方式相互组合。
特别是可以采用以下方案：所述控制信号不为节点输出信号或者中央设备输出信号的输 出给定具体的输出方式，而是由设备自身决定以何种方式将相应的输出信号输出。此外，请 求信号和/或控制信号可以包括有关优选方式或者针对输出信号的特定方式的指令的信息。
在一个进一步方案中，所述节点输出信号包括具有光参数的光信号，以及/或者包括在节 点设备的显示器上的图形和/或数字字母显示。
借此能够特别简单和明确地在设备的环境中对设备进行定位，即使在照明差、例如难以 辨识标签的不利情况下也能实现这一点。
其中，所述光参数例如可以涉及颜色和/或亮度，这种光信号尤其是可借助诸如发光二极 管(light emittingdiode，LED)的发光元件输出，但也可以采用背光式或者以其他方式照 明的显示元件。
所述光信号的光参数可以具备可调性，例如通过在节点设备上或者在中央设备上进行的 配置实现，或者通过由控制信号包含的对应信息实现。
所述光信号可以具有特定的持续时间，在这个持续时间结束后，光信号的输出自动终止， 或者，可以根据使用者的输入或者另一控制信号的输入来将光信号终止。可以静态地或者动 态地生成光参数，特别是可以如同闪烁那样采用亮度和/或颜色的周期性变化。
为节点设备所包括或者设于节点设备的物理环境中的显示器可以以不同的方式构建。举 例而言，所述显示器可以包括像素阵列，从而能够输出任意的字符，或者，显示器可以包括 分段式显示器，其中分段给定了可显示的字符。
在一个设计方案中，所述中央设备还具有输出单元。其中，中央设备的输出单元配置成 输出一个中央设备输出信号，用以根据所述控制信号来识别中央设备的物理位置。
这样便也能简单地对中央设备进行定位。
所述中央设备输出信号特别是采用能够与节点输出信号区分开的构建方案。
此外，所述中央设备输出信号采用可为使用者特别是以视觉或听觉感知的方案。
所述中央设备输出信号特别是可以以与所述节点输出信号类似的方式构建，并且具有在 此描述的特征。
在另一设计方案中，所述中央设备还能够与多个节点设备数据连接。在此情况下，所述 控制单元还适于根据接收的请求信号产生控制信号，使得所有与中央设备连接的节点设备或 者其中的定义的子集将节点输出信号输出。其中，各节点设备的节点输出信号可以相同或者 各不相同。
在仅需要使得连接的节点设备中的一个子集进行输出的情况下，例如可以通过请求信号 来定义这个子集。此外，可以(例如通过使用者的输入)对中央设备进行配置，借此定义子 集。例如可以将数据网络中的特定地址范围定义为子集。
在一个进一步方案中，所述输出接口包括多个输出接头。其中，每个连接的节点设备均 对应一个输出接头。节点设备与输出接头尤其是一一对应。此外，在这个进一步方案中，所 述控制信号配置成：使得经节点设备输出的节点输出信号还根据对应的输出接头形成。
特别是可如下形成节点设备的节点输出信号：使得这个节点输出信号与中央设备的特定 输出接头一一对应。
此举有助于找到以特定方式与中央设备数据连接的节点设备的物理位置。这例如简化了 系统中的故障排查。
中央设备的输出接头例如可以是信息技术中已知的“端口”。端口可以表示中央设备的 物理或者虚拟接头，如用于连接针对节点设备的数据线的单独的连接元件，以及/或者通过共 用的线缆接头为节点设备提供的数据相关的接头，以及/或者通过无线连接元件(例如通过无 线电、WLAN、蓝牙或者其他方法实现的)为节点设备提供的数据相关的接头。
据此，节点输出信号例如如下形成：包括有关对应的输出接头的可供感知式检测的信息。 这样一来，使用者能够例如以视觉检测出节点设备通过哪个输出接头与中央设备连接。
举例而言，每个连接的节点设备均可输出一个蜂鸣信号(Piepsignal)或者闪烁信号， 其中，以通过停顿隔开的方式周期性地输出特定数目的蜂鸣事件或者闪烁事件。在此情况下， 每个周期的蜂鸣事件或者闪烁事件的数目可以对应于一个被指定给输出接头的数字，例如对 应于输出接头的编号，例如对应于一个连贯的编号。
在连接的节点设备借助显示器将节点输出信号输出的情况下，也可以使用数字字母字符 或者图形要素来识别中央设备的对应的输出接头。
此外，可以与节点设备的输出信号一起，在中央设备上进行另一输出，从而能够对相应 的输出接头进行检测或者物理定位。例如，光源可以在接头上闪烁或者输出另一光信号，用 以指示：特定的节点设备与这个接头连接。其中，例如既在输出接头上，也在节点设备上输 出以相同的方式形成的光信号。
所述用于数据网络的系统包括根据上文所述的中央设备和至少一个与这个中央设备数据 耦合的节点设备。其中，所述节点设备包括用于将输出信号输出的输出单元，所述输出信号 用于识别节点设备的物理位置。其中可选地，所述输出信号可以以可视觉或听觉感知的方式 形成。
就所述在数据网络中运行中央设备的方法而言，所述中央设备对应至少一个节点设备。 接收请求信号，并且根据接收的请求信号产生控制信号。所述控制信号配置成控制节点设备， 令其输出节点输出信号，用以识别节点设备的物理位置。
所述方法特别是被构建成运行所述装置。因此，所述方法具有与本发明的装置相同的优 点。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细说明。其中：
图1示出包含中央设备的系统的一个实施例；
图2示出包含中央设备的系统的运行方法的一个实施例。
具体实施方式
参照图1对包含中央设备的系统的一个实施例进行说明。
系统10包括中央设备30，外部设备20和数个节点设备41、42、43。
在本示例中，外部设备20与中央设备30通过以太网连接11以已知的方式相互数据连接。
在其他实施例中，可以使用其他方法来实现数据连接，如单对以太网(SPE)或者诸如现 场总线的总线连接(例如Profibus)。
此外，节点设备41、42、43借助IO-Link连接12以已知的方式与中央设备30连接。
在其他实施例中，可以使用其他方法来实现数据连接，如执行器传感器接口、可寻址远 程传感器高速通道的开放通信协议。
在本示例的系统10中，外部设备20可以通过第一协议(即以太网)对中央设备30进行 寻址，而这个中央设备可以通过第二协议(即IO-Link)对节点设备41、42、43进行寻址。无法通过外部设备20直接对节点设备41、42、43进行寻址，因为必须克服“协议界限”。
中央设备30包括输入接口32，其用于建立与外部设备20的数据连接。
中央设备30还包括输出接口36，这个输出接口包括输出接头36.1、36.2、36.3。节点 设备41、42、43连接至这个输出接口36，其中，每个连接的节点设备41、42、43均与输出接头36.1、36.2、36.3一一对应。
中央设备30还包括控制单元34，其与输入接口32以及与输出接口36耦合。
此外，设有中央设备30的与控制单元34耦合的输出单元38，其在本示例中包括发光二 极管(LED)。
以系统的上述实施例为基础，下面参考图2对所述方法的一个实施例进行说明。
在步骤100中，外部设备20产生请求信号，其被通过数据连接11传输至中央设备30。 为此，在本示例中使用中央设备30的输入接口32。
其中，在本示例中使用以太网协议，但也可以使用另一协议，如单对以太网(SPE)、Profibus、现场总线或者另一类似的协议。
在步骤200中，将通过接口32接收的请求信号传输至中央设备30的控制单元34并加以 评估。控制单元34配置成根据所述接收的请求信号产生一个控制信号或者数个控制信号，从 而对更多的单元进行控制。
在本例的情形下，以一定方式形成控制信号，从而对中央设备的输出单元38以及对连接 的具有输出单元41a、42a、43a的节点设备41、42、43进行控制。
在步骤300中，通过控制单元34将控制信号输出。
在这个控制信号输出过程中，在所述方法的本实施例中的步骤310中，直接对中央设备 30的输出单元38进行控制。这个输出单元38构建为LED 38，作为对控制信号的响应，这个 此LED以定义的方式闪烁。
与此并行地，在步骤320中，通过输出接口36和数据连接12对连接的节点设备41、42、 43进行控制。其中，本实施例涉及的是依据IO-Link标准的连接12。
作为对控制信号的响应，同样构建为LED 41a、42a、43a的输出单元41a、42a、43a以定义的方式闪烁，借此将输出信号输出。
其中，系统10的中央设备30和节点设备41、42、43的发光二极管38、41a、42a、43a的经定义的闪烁具有光参数。对于所有设备30、41、42、43而言，这个光参数可以相同或者不同。
所述光参数例如特别是包括亮度、光色、闪烁频率或在时间间隔或周期内的闪烁事件数 目、单个闪烁事件的持续时间以及闪烁事件的相互间隔、闪烁事件之间的黑暗阶段的持续时 间。此外，闪烁的输出持续时间可以被预设为光参数，例如作为输出的输出信号的超时参数。
在本实施例中，针对中央设备30和节点设备41、42、43的每个输出单元的光参数是独 立的，并且由中央设备30的控制单元34给定。其中，节点设备41、42、43的节点输出信号以包括有关相应端口或输出接头36.1、36.2、36.3的信息的方式形成，其中节点设备41、42、43连接至中央设备30的输出接口36。
举例而言，输出接头36.1、36.2、36.3可以具有编号，并且，节点设备41、42、43中的每一个的输出信号均可借助闪烁信号来输出与输出接头36.1、36.2、36.3对应的编号。例如，第一节点单元41的输出信号可以包括单独一次闪烁，用以指示：其连接在中央设备30的输出接口36的第一输出接头36.1上。
在另一实施例中，中央设备的输出接口36还可对应另一输出单元，借助这个输出单元根 据控制信号将输出接头36.1、36.2、36.3突显，例如以便使用者识别与特定节点设备41、 42、43连接的输出接头36.1、36.2、36.3。
在另一实施例中，通过设备30、41、42、43自身形成输出信号的至少一个光参数。亦即， 并非通过中央设备30的控制单元34为所有设备30、41、42、43预设包含所有光参数的输出 信号，中央设备30和节点设备例如可以视可供使用的输出单元38、41a、42a、43a的情况而 定确定输出信号。举例而言，在此情况下，若输出单元38、41a、42a、43a具有诸如LED的光源，则可将闪烁作为输出信号输出。在输出单元38、41a、42a、43a具有适于输出数字字 母字符的显示器的情况下，输出信号还可包括数字字母字符。此外，节点设备41、42、43能 够自动识别出中央设备30的与其数据连接的端口或者输出接头36.1、36.2、36.3，并且能 够相应地形成输出信号，使得这个输出信号包括用于识别相应连接的端口或输出接头36.1、36.2、36.3的信息。输出信号例如包括闪烁，其包含一定数目的周期性重复的闪烁事件，其中，闪烁事件的数目对应于连接的端口或输出接头36.1、36.2、36.3的编号。
与闪烁类似，可以将其他类型的输出信号输出，例如其他可由输出单元38、41a、42a、 43a输出的、可视觉或听觉感知的信号。这些输出信号也可以针对所有设备30、41、42、43 而言相同或者不同，并且可以由控制单元34给定，或者由设备30、41、42、43自身例如根据可供使用的输出单元38、41a、42a、43a形成。
在另一实施例中，中央设备30或节点设备41、42、43的输出单元38、41a、42a、43a可以包括显示器，其用于输出光信号和/或数字字母字符。在此情况下，控制信号可以适于对 输出单元38、41a、42a、43a进行控制，从而借助显示器将输出信号以一定方式输出，使得可以确定相应的中央设备30和/或节点设备41、42、43的物理位置，以及/或者使得输出另一有关中央设备30与连接的节点设备41、42、43之间的数据连接的信息，例如输出接口36的用于连接的物理或虚拟输出接头36.1、36.2、36.3或端口，或者使用的物理输出接头36.1、 36.2、36.3的物理位置。
在另一实施例中，除了用于识别中央设备30或者节点设备41、42、43的物理位置的输 出信号以外，借助这种显示器或者以其他已知的方式输出诊断数据，特别是涉及数据连接12 的性能和/或品质的诊断数据。
在另一设计方案中，所述请求信号包括有关至少一个输出参数、例如光参数的信息。以 一定方式产生控制信号，使得这个控制信号产生的输出信号(例如光信号)具有与所述请求 信号对应的特性。例如，可以借助请求信号定义：中央设备30和/或节点设备41、42、43以 何种颜色产生光信号以及例如闪烁。
附图标记表
10 系统
11 以太网连接
12 IO-Link连接
20 外部设备
30 中央设备；IO-Link主站
32 输入接口；以太网接口
34 控制单元
36 输出接口；IO-Link接口
36.1，36.2，36.3 输出接头；(IO-Link接口的)端口
38 输出单元；发光二极管(LED)
41，42，43 节点设备；IO-Link设备
41a，42a，43a 输出单元；发光二极管(LED)
100，200，300，310，320 步骤

Claims (9)

1.一种用于数据网络的中央设备(30)；包括
用于接收请求信号的输入接口(32)；
用于根据所述接收的请求信号产生控制信号的控制单元(34)；以及
至少一个用于将所述控制信号传输至至少一个节点设备(41，42，43)的输出接口(36)；其中
所述控制信号配置成控制所述节点设备(41，42，43)，令其输出节点输出信号，用以识别节点设备(41，42，43)的物理位置。
2.根据权利要求1所述的中央设备(30)，
其特征在于，
所述输入接口(32)配置成借助第一数据协议，特别是借助以太网、单对以太网(SPE)、现场总线、Profibus或者另一总线协议，接收所述请求信号；以及
所述输出接口(36)配置成借助第二数据协议，例如借助IO-Link、执行器传感器接口、可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议或者另一用于传感器/执行器通信的协议，以传输所述控制信号；其中
所述第一和第二数据协议互不相同。
3.根据上述权利要求中任一项所述的中央设备(30)，
其特征在于，
所述节点输出信号以能够使使用者通过检测来感知的方式形成。
4.根据上述权利要求1所述的中央设备(30)，
其特征在于，
所述节点输出信号包括具有光参数的光信号，以及/或者包括在所述节点设备的显示器上的图形显示。
5.根据上述权利要求1所述的中央设备(30)，
其特征在于，
所述中央设备(30)还具有输出单元(38)；其中
所述中央设备(30)的输出单元(38)配置成输出中央设备输出信号，用以根据所述控制信号来识别中央设备(30)的物理位置；其中
可选地，所述中央设备控制信号采用可为(人类)使用者特别是以视觉或听觉感知的方式来形成。
6.根据上述权利要求1所述的中央设备(30)，
其特征在于，
所述中央设备(30)还能够与多个节点设备(41，42，43)数据连接；其中
所述控制单元还适于根据所述接收的请求信号产生所述控制信号，使得所有与中央设备(30)连接的节点设备(41，42，43)或者这些节电设备中的定义的子集将节点输出信号输出。
7.根据权利要求6所述的中央设备(30)，
其特征在于，
所述输出接口(36)包括多个输出接头(36.1，36.2，36.3)；以及
每个连接的节点设备(41，42，43)均与输出接头(36.1，36.2，36.3)(一一)对应；其中
所述控制信号还配置成：使得经所述节点设备(41，42，43)输出的节点输出信号还根据所述对应的输出接头(36.1，36.2，36.3)形成。
8.一种用于数据网络的系统(10)；包括
如上述权利要求中任一项所述的中央设备(30)，以及
至少一个节点设备(41，42，43)，其与所述中央设备(30)数据耦合；其中
所述节点设备(41，42，43)包括用于将输出信号输出的输出单元(41a，42a，43a)，所述输出信号用于识别节点设备(41，42，43)的物理位置；其中，
可选地，所述输出信号以可视觉或听觉感知的方式形成。
9.一种在数据网络中运行中央设备(30)的方法，其中所述中央设备(30)在数据方面对应至少一个节点设备(41，42，43)；其中
接收请求信号；以及
根据所述接收的请求信号产生控制信号；其中
所述控制信号配置成控制所述节点设备(41，42，43)，令其输出节点输出信号，用以识别节点设备(41，42，43)的物理位置。
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