CN1192556C - 用于利用场总线和网络进行通信的通信用户及通信方法 - Google Patents

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Abstract

一种适合作为网络(N)和场总线(BU)之间接口的通信用户(P)，其具有用于表示可通过场总线连接的装置(A，B)的软件对象(A’，B’)，这些软件对象(A’，B’)通过网络(N)可以象装置(A，B)那样自响应，从而使装置与唯一的场总线的透明连接也能用于“功能强大的”网络中。

Description

用于利用场总线和网络进行通信的通信用户及通信方法
本发明涉及一种通信用户及一种通信方法。
本发明要解决的技术问题是，使得连接在第一网络上的第一通信用户与连接在不与第一网络直接相连的第二网络上的第二通信用户方便地进行数据交换成为可能。
为此首先设置了一个特定的附加通信用户，该通信用户一方面连接在第一网络上(以下简称网络)，另一方面可与第二网络(以下简称场总线)连接。因此该附加通信用户是网络与场总线间的准接口。
上述提供特别方便的数据交换可能性的技术问题是这样解决的：连接在网络上的特定通信用户具有用于表示连接到场总线的终端设备(潜在的第二通信用户)的软件对象。所述场总线同步一个至少对终端设备和特定通信用户公用的地址空间，该地址空间至少可映射到一个为此而设置的该特定通信用户的存储器中。该特定通信用户的软件对象经过该网络借助于为网络定义的传输协议可以恰如该通信用户本身或其它通信用户那样进行应答。在电报通过网络到达该特定通信用户的情况下，经过编址的、将一个终端设备作为第二通信用户表示的软件对象实施按照为网络定义的传输协议所要求的用于接收电报的步骤。此外，或者作为对电报的响应而将数据存入上述特定通信用户的存储器，其中，在经场总线周期性传输数据时，可将存储器内容的改变发送给该第二通信用户；或者将该电报，尤其是在其被转换为适用于场总线传输协议的格式后发送给由软件对象表示的第二通信用户。
该特定通信用户的软件对象的数量优选为可自由设计，但尤其是依据连接在场总线上的终端设备的数量来确定。
对各软件对象在网络中明确地分配给适合于按照为该网络所规定的传输协议有目的地进行数据传输的地址是具有优点的。
编址的软件对象优选根据电报传输的数据类型实施对接收电报的数据的预处理。
本发明的其它特征、优点以及应用的可能性由从属权利要求、下面借助于附图对实施方式的特征以及对附图本身的描述给出。由此给出的所有描述和/或图示的特征本身或其任意组合构成了本发明的保护客体，而与它们在权利要求中的归纳或引用关系无关。
按照图1，在网络N上连接有多个通信用户LR、P、S，其中通信用户LR是一台主计算机。
特定通信用户P为网络N和场总线BU之间的接口。特定通信用户P通过场总线BU与终端设备A、B连接，其中所述终端设备实现自动化技术过程所要求的不同的技术功能(传动器、传感器等)。
下面将针对终端设备A上连接有一个马达M和终端设备B上连接有一个阀门V的情况进行说明。马达M和阀门V是一个待控制技术过程TP的部件；在图1中仅用虚线对其进行了示意性的图示。
在通信用户P中设置了用于与终端设备通信的软件对象A’、B’，从网络的角度看它们代表不能通过网络直接到达的终端设备A、B。
在第一种优选实施方式中规定，为了考虑各终端设备A、B的特定功能，软件对象A’具有与终端设备A的马达功能相适应的对象类型A”，而软件对象B’具有与终端设备B的阀门功能相适应的对象类型B”。
各对象类型A”、B”提供适用于实现各功能的输入数据、输出数据以及方法(部件功能、性质)M11、M12、M13、M14、V11、V12的集合，借助于该集合可以访问终端设备的特定功能或代表它们的对象类的特定功能。为了例如关闭连接在终端设备A上的马达M，主计算机LR通过网络N向软件对象A’发送一个请求软件对象A’的相应部件功能的电报。该相应的部件功能可以例如是“关闭马达”。对于终端设备B的阀门功能的情况也类似。
图2和图3图示了在通信用户P中作为表示连接有马达M的终端设备A、以及表示连接有阀门V的终端设备B的软件对象A’、B’的对象类型。按照图2，对象类型A”具有四项输出数据或部件功能M11、M12、M13、M14。作为输出数据M11、M12可以例如是马达M的额定转数和实际转数；作为输出数据M13、M14例如可以是接通及断开马达的功能。当然还可以有其它输出数据或部件功能，如用于按照可预先给定的或规定的特征曲线开动马达的部件功能、用于预先给定制动特性的数据等。
图3示出了用于表示连接有阀门V的终端设备B的对象类型B”，它具有两项输出数据或部件功能V11、V12，其中，作为部件功能V11、V12可以例如是用于打开或关闭阀门的功能。
各软件对象A’、B’包含程序代码，这些程序代码适合于或者直接将数据传输到场总线BU的公共存储空间M，或者发出将相应数据直接发送到终端设备A、B的电报。
在向公共存储空间M写入数据时，在周期性传输中被修改的数据通过场总线BU被传送给终端设备A、B，从而使最初仅在存储空间M中被修改的数据最终被传送给实际的接收者，如终端设备A。
在发送用于通过场总线BU传输数据的电报时，软件对象A’、B’实施将通过网络接收的电报转换为场总线BU所规定的数据格式的转换。对于一种广泛使用的场总线BU，即所谓的Profi总线(Profius)BU，这种电报作为非周期性的、即不受周期性数据交换影响的电报发送。
作为一种替换或一种补充，也可以考虑，与上述例子中软件对象A’、B’的实例是各不相同的对象类型A”、B”不同，软件对象A’、B’的实例可以是一个或相同的对象类型AB”，其中对象类型AB”至少提供用于通过网络N发送和接收电报的方法AB11、AB12；参见图4。
为了接通连接在终端设备A上的马达M，例如从主计算机向软件对象A’发出一个电报，并由此激活相应的对象类型实例(Instanz)的部件功能“接收”AB11，其中，部件功能“接收”AB11借助于软件对象A’中设置的代码将通过网络接收的电报转换为适应于场总线BU的格式，并最终将其发送给终端设备A。
在第三种实施方式中，对作为表示实例的各个待寻址的终端设备A、B的不同接口功能也使用同一个软件对象。
为此在软件对象中设置了一个表T，其中单个表目T1、T2至少具有两个位置S1、S2。表目T1、T2的第一个位置T1S1表示连接在场总线BU上的通信用户P、A、B在公共地址空间中的一个地址，第二位置T1S2表示数据对该特定地址的存储需求。
例如当需改变连接在终端设备A上的马达M的转数时，可以通过一个相应的、基于所属的通信的命令修改存储于公共存储空间M的一个特定位置(例如地址#768)的额定转数。
此时在该表的第一位置T1S1所给出的地址(在此举例为#768)中存入通过电报所发送的新的额定值。在公共存储空间M中的数据改变将通过经场总线BU以周期性数据传输的方式通报给终端设备A。
为了进一步提高用户友好性，对各数据项T1、T2均扩展一个附加位置S3。该位置S3包含一个至少为表T的相应位置的说明关系提供空间的结构。因此可以例如将表T的第一位置T1作为“额定值”T1S3，而将表T的另一位置T2作为“实际值”T2S3来表示。该关系符将被输出，并且是通过例如包含该关系符和所属的数据的所谓类型库(如相应于广泛使用的程序设计语言C++中所公知的所谓“报头数据”)在全局范围内输出至所有通信用户。
在关系符“额定值”T1S3和“实际值”T2S3已在主计算机LR中之后，可以使连接在终端设备A上的马达M进行非常明显的响应，其中通过网络N的协议查询软件对象A’的输出数据实际值来查询实际值。在内部，在借助于表T通过连接查询有关的数据实际值时，借助于其所属的地址T1S1读出存储在表示说明实际值的行T1中的数据。这种读出也可以在全局存储区M中实现。在存储区M中的实际值由于经场总线FB的周期性的数据交换总保持是当前的。
现在结合图6对一种特定的实施方式进行描述：
一种这种配置的可能的变换采用具有一个DP主机P和一个或多个DP从机A的所谓的Profi总线DP作为场总线BU。
主计算机LR在该转换中对经TCP/IP和以太网N上的目标总线DCO至DP主机P的通信进行初始化，并对软件对象A’寻址。
该软件对象A’借助于在映射表中存储的数据确定Profi总线DP BU要使用的最佳传输路径。其中，该映射表包含每一项在软件对象A’的DCOM接口定义的功能、访问路径以及访问所需的访问参数。
如果调用的功能是对局部可用数据的所谓DCOM性能访问，则软件对象A’使用公共存储器M。这完全适用于在DP从机A的E/A信号上建立DCOM特性时的情况。DP从机的E/A信号将相应于DP准则周期性地传输给DP主机P中的公共存储器M。因此该功能可以完全在DP主机P上进行处理，不需与该DP从机A通信。这样就减轻了所述总线BU在访问这些数据时的通信负担。
如果涉及只能通过DP从机处理的功能，即不在E/A信号中或者是由方法调用的对数据的性能访问，则该DCOM协议将被转换为特定的、为Profi总线DP所确定的实时协议(DCOM PDU的准“短格式”，以便使传输的数据最小)。该实时协议使用Profi总线DPV1“写数组”机制，以向DP从机A传输协议单元。DP从机A接收该协议并作为对接收到的电报的响应而实现各功能。在处理之后响应参数将从DP从机A通过该实时协议、利用Profi总线DPV1“报警”与“读数据”机制反馈给DP主机P，并在那里传输给软件对象A’。该软件对象A’将响应参数通过总线N以及所使用的通信机制(DCOM)返回给调用者LR。

Claims (10)

1.一种适合作为网络(N)和场总线(BU)之间接口的通信用户(P)
-其中，一方面所述通信用户(P)可以连接在网络(N)上，另一方面场总线(BU)可以与通信用户(P)相连接，
-其中，所述通信用户(P)具有用于表示连接在场总线(BU)上的终端设备(A，B)的、作为按照终端设备(A，B)的各项功能调节的对象类型的实例的软件对象(A’，B’)，从网络的角度看它们代表由网络不能直接达到的终端设备(A，B)，并且它们提供依据终端设备(A，B)的各项功能进行调节的、可供使用的输入数据和/或输出数据和/或方法的集合，从而可以对终端设备(A，B)的特定功能以及它们所代表的对象类进行访问，
-其中，所述软件对象(A’，B’)经网络(N)借助于一个为该网络(N)规定的传输协议可以恰如通信用户(P)本身或其它通信用户(S)那样进行应答。
-其中，所述场总线(BU)对通信用户(P，A，B)的公共地址空间进行同步，该地址空间至少可映射在所述通信用户(P)的存储器(M)中。
-其中，在经网络(N)到达通信用户(P)的、对软件对象(A’，B’)进行寻址的电报的情况下，所述软件对象(A’，B’)
-实施按照为该网络(N)定义的传输协议所要求的用于接收电报的步骤，以及
-或者作为对该电报的响应而将数据存入所述存储器(M)，其中，在经场总线(BU)周期性传输数据时，将该存储器(M)内容的改变发送给所述终端设备(A，B)
-或者将该电报，尤其是在其被转换为适用于场总线(BU)传输协议的格式后发送给各个通过所述软件对象(A’，B’)表示的终端设备(A，B)。
2.如权利要求1所述的通信用户，其中，可以自由设置软件对象(A’，B’)的数量，尤其可以根据连接在场总线(BU)上的终端设备(A，B)的数量来确定软件对象(A’，B’)的数量。
3.如权利要求1所述的通信用户，其中，对所述软件对象(A’，B’)在网络(N)中可以明确地分配给适合于按照为该网络(N)所规定的传输协议有目的地进行数据传输的地址。
4.如权利要求1所述的通信用户，其中，所述编址的软件对象(A’，B’)对接收的电报的数据作预处理。
5.如权利要求1所述的通信用户，其中，所述软件对象(A’，B’)具有一个包含至少一个表元素的表，其中，在该表元素中至少可以存储一个地址ADR和一个数据DAT的维信息DIM，其中，作为地址ADR可存入的是与场总线(BU)的公共地址空间相关的、一个由终端设备(A，B)输出的输入值或输出值的地址，而作为维信息DIM可存入的是将该输入值或输出值写入该地址空间对存储位置的需求。
6.一种用于在第一通信用户(LR)和第二通信用户(A，B)之间通信的通信方法，
-其中，所述第一通信用户(LR)连接在网络(N)上，
-其中，所述第二通信用户(A，B)
-不连接在网络(N)上，而是
-通过一个与通信用户(P，A，B)的公共地址空间同步的、至少可以映射在通信用户(P)的存储器(M)中的场总线(BU)与一个连接在网络(N)上的通信用户(P)相连接，
-其中，所述连接在网络(N)上的通信用户(P)具有一个用于表示第二通信用户(A，B)的、作为按照第二通信用户(A，B)的各项功能调节的对象类型实例的软件对象(A’，B’)，从网络的角度看其代表由网络不能直接达到的终端设备(A，B)，并且它们提供依据终端设备(A，B)的各项功能进行调节的、可供使用的输入数据和/或输出数据和/或方法的集合，从而可以对终端设备(A，B)的特定功能以及它们所代表的对象类进行访问，
-其中，所述软件对象(A’，B’)经网络(N)借助于为该网络(N)定义的传输协议可以恰如该另一个通信用户(P)本身或其它通信用户(S)那样进行应答。
-其中，在经网络(N)到达该另一个通信用户(P)的、对第二通信用户(A，B)进行寻址的电报的情况下，所述软件对象(A’，B’)
-实施按照为该网络(N)定义的传输协议所要求的用于接收电报的步骤，以及
-或者作为对该电报的响应而将数据存入所述存储器(M)，其中，在经场总线(BU)周期性传输数据时，将该存储器(M)内容的改变发送给第二通信用户(A，B)
或者将该电报，尤其是在其被转换为适用于场总线(BU)传输协议的格式后发送给通过所述软件对象(A’，B’)表示的第二通信用户(A，B)。
7.如权利要求6所述的通信方法，其中，可以自由设置软件对象(A’，B’)的数量，尤其可以根据连接在子网(T)上的终端设备(A，B)的数量来确定软件对象(A’，B’)的数量。
8.如权利要求6所述的通信方法，其中，对所述软件对象(A’，B’)在场总线(B)中可以明确地分配给适合于按照为该场总线(B)所规定的传输协议有目的地进行数据传输的地址。
9.如权利要求6所述的通信方法，其中，表示第二通信用户(A，B)的编址的软件对象(A’，B’)对接收的电报的数据作预处理。
10.如权利要求6所述的通信方法，其中，所述软件对象(A’，B’)具有一个包含至少一个表元素的表，其中，在该表元素中至少可以存储一个地址ADR和一个数据DAT的维信息DIM，其中，作为地址ADR可写入的是与场总线(BU)的公共地址空间相关的、一个由终端设备(A，B)输出的输入值或输出值的地址，而作为维信息DIM可写入的是将该输入值或输出值写入该地址空间对存储位置的需求。
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