EA031491B1 - Штекерная часть для авторизации режима эксплуатации прибора - Google Patents

Abstract

В изобретении штекерная часть (10) для образования штекерного соединения может соединяться с ответной частью (1), которая служит для подключения прибора (50). Штекерная часть (10) содержит по меньшей мере одну энергонезависимую память (13), блок (15) связи и микропроцессор (14). Сеть, которая имеет подобную штекерную часть, может тестироваться посредством тестового устройства, которое выполнено таким образом, чтобы из информации, которая сохранена в памяти (13) штекерной части (10), генерировать тестовые сигналы, которые могут быть приложены к исходящим из штекерной части (10) кабельным жилам для генерации измеренных сигналов. Предпочтительным образом в памяти (13) сохранен список допустимых комбинаций версий аппаратных средств и программного обеспечения, которые могут сравниваться с текущими комбинациями аппаратных средств и программного обеспечения прибора (50), чтобы конфигурировать прибор (50) и/или авторизовать для нормального режима эксплуатации.

Description

Настоящее изобретение относится к штекерной части, которая для образования штекерного соединения может соединяться с ответной частью, которая предпочтительно служит в качестве подключения прибора к сети.

Во множестве сетей приборы соединяются между собой, а также с источниками сигнала и энергии, с одной стороны, и с приемниками сигналов или соответственно нагрузками энергии, с другой стороны, с помощью разъемных штекерных соединений. Эти разъемные соединения, которые могут быть образованы из штекерных частей и их ответных частей, обеспечивают возможность быстрой замены приборов. Кроме того, эти соединения часто применяются как контрольные точки для тестирования при вводе в эксплуатацию и поиске неисправностей. Однако кабельная разводка часто подвержена ошибкам, и поиск неисправностей часто является трудоемким.

Из DE 10351773 А1 и ЕР 1818859 В1 известно обеспечение штекерной части приемопередатчиком (транспондером), в котором сохранен идентификатор. При этом для проверки того, вставлена ли штекерная часть в правильную ответную часть, на прибор передается идентификатор. Подобное выполнение штекерной части имеет лишь ограниченные возможности применения.

В выложенной заявке DE 102005002472 А1 представлено устройство для защиты программного обеспечения для текстильной машины. В данной заявке показано, как можно защитить от пиратства программное обеспечение путем сохранения данных в так называемом аппаратном ключе, и каким образом на функциональность машины, управляемую программным обеспечением, можно оказывать влияние в соответствии с лицензией.

Область применения ограничивается текстильными машинами, так что, в том числе, не предусмотрено связывать специфические для машины данные с другими данными, хранящимися в аппаратном ключе, чтобы тем самым обеспечивать релевантные для безопасности проверки сертифицированных и допустимых комбинаций аппаратных средств и программного обеспечения, или данные из подключенных к сети периферийных приборов сохранять в аппаратном ключе или связывать друг с другом.

В US 7014500 В2 раскрыт способ тестирования для идентификации кабелей в кабельных системах с соединением звездой, причем нейтральная точка представляет соединительную панель (Patch panel). Как описано, эта система используется в основном в области кабельной разводки EDV, где неявно имеется множество подобных кабелей с идентичным и, как правило, нормализованным распределением штекерных штифтов/проводных жил. Этот способ не подходит для тестирования проводки посредством кабельных жгутов, как они обычно применяются, например, в самолетостроении и автомобилестроении, так как:

1) кабельный жгут (cable tree), который по определению состоит из множества проводов (кабельных жил, wires), которые локально разветвлены, и не все провода кабеля от первого штекера точно доходят до второго (удаленного) штекера, а объединенные в одном кабельном жгуте провода к нескольким штекерам могут находиться в отношении n:m;

2) для описанного способа тестирования во всех штекерах должны единообразно и постоянно иметься два штифта для тестовых ситуаций, что, однако, невозможно при множестве применяемых и различных датчиков и исполнительных элементов;

3) два провода в общем случае от каждого штекера к каждому штекеру должны были бы быть постоянно доступными, что привело бы к значительным материальным затратам;

4) в качестве предварительного условия, провода, зарезервированные для ситуации тестирования, должны быть априори правильно подключены (распределение провод-штифт) и не должны иметь обрыва кабеля;

5) с помощью описанного метода тестирования в наилучшем случае может проверяться корректная функциональность проводов, предоставленных для ситуации тестирования (проверяться, является ли ситуация тестирования функциональной), но не других проводов в том же кабельном жгуте, которые необходимы для реальной функциональности системы;

6) описанный метод тестирования не позволяет распознавать ни ложные распределения штекерных штифтов с проводами, ни короткие замыкания между отдельными жилами проводов, ни разрывы отдельных проводов;

7) не предусматривается выполнение тестирования и обслуживания одним человеком.

Поэтому задачей настоящего изобретения является создание штекерной части, которая имеет расширенные возможности применения.

Штекерная часть, которая решает эту задачу, представлена в п.1 формулы изобретения. Другие пункты формулы изобретения представляют предпочтительные варианты осуществления, а также способ программирования соответствующей изобретению штекерной части, различные устройства и систему по меньшей мере с одной соответствующей изобретению штекерной частью, способ эксплуатации прибора, в котором применяется по меньшей мере одна соответствующая изобретению штекерная часть, и устройства тестирования, а также способы для тестирования сети.

За счет оснащения штекерной части микропроцессором согласно п. 1 формулы изобретения предоставляется широкий диапазон возможностей применения.

Таким образом, например, является возможным параметры конфигурации, которые обычно сохра

- 1 031491 йены в приборе, перезагружать в штекерную часть и использовать ее для управления подключенным прибором, чтобы конфигурировать его.

Кроме того, обеспечивается возможность использовать штекерную часть для того, чтобы авторизовать режим эксплуатации прибора. Тем самым можно, например, предотвратить нарушение требований безопасности, когда приводится в действие прибор с ^сертифицированными аппаратными средствами и/или программным обеспечение. Предпочтительным образом, это достигается тем, что в памяти штекерной части сохранена по меньшей мере одна из следующей информации, которую определяют заданные данные состояния:

уровень версии аппаратных средств прибора, уровень версии программного обеспечения прибора, допустимые комбинации версий аппаратных средств и программного обеспечения.

Предпочтительным образом фактические данные состояния, то есть актуальные версии аппаратных средств и программного обеспечения, содержатся не в штекерной части, а во внутренних компонентах прибора. Путем считывания этих фактических данных состояния и сравнения с заданными данными состояния может предотвращаться неавторизованный режим эксплуатации прибора. Кроме того, функциональная совместимость системы в целом также может обеспечиваться при замене частей системы (как по причинам безопасности, так и устаревания подсистем или ввиду других аспектов, таких как, например, замена по причинам ремонта).

Кроме того, предпочтительно по меньшей мере часть данных, хранящихся в памяти, инкапсулируется. За счет этого предотвращается то, что прибор не может обращаться к ним напрямую. Кроме того, недопустимое изменение этих инкапсулированных данных не представляется возможным.

Другая возможность применения обеспечивается при тестировании сетей, которое может быть существенно упрощено за счет использования штекерной части.

Например, упрощается тестирование электропроводов в кабельных жгутах, в которых жилы одной штекерной части могут вести к более чем одной другой штекерной части. При этом штекерные части могут быть выполнены таким образом, что, например, в противоположность документу US 7014500 В2 для тестовой ситуации не должны единообразно и постоянно предоставляться штифты и провода, причем ложное соотнесение штекерного штифта с проводом, короткие замыкания между отдельными кабельными жилами, разрывы отдельных проводов и т.п. могут распознаваться, и при этом обеспечивается возможность выполнения тестирования и обслуживания одним человеком.

Если от штекерной части исходит кабель для соединения по меньшей мере с одним прибором в сети, например с периферийным прибором (полевым прибором) или прибором управления, то в памяти штекерной части могут сохраняться данные о по меньшей мере одном приборе. Тем самым, в частности, существенно упрощается контроль соединения от точки к точке каждой отдельной жилы кабеля в сети.

Изобретение поясняется далее на примерах выполнения со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

фиг. 1 - пример выполнения штекерного соединения для прибора в концептуальном представлении;

фиг. 2 - пример выполнения ответной части для образования штекерного соединения в разобранном виде;

фиг. 3 - пример выполнения штекерной части, соединяемой с ответной частью согласно фиг. 2, в разнесенном виде;

фиг. 4 - ответная часть согласно фиг. 2 в собранном состоянии в перспективном представлении;

фиг. 5 - штекерный элемент согласно фиг. 2 в собранном состоянии в перспективном представлении;

фиг. 6 - детальный вид согласно окружности VI на фиг. 5;

фиг. 7 - другой пример выполнения штекерной части и ответной части в перспективном представлении;

фиг. 8 - блок-схема процедуры первого примера применения;

фиг. 9 - измерительное устройство для тестирования сети в перспективном представлении;

фиг. 10а и 10b - блок-схема процедуры второго примера применения.

На фиг. 1 показан пример выполнения штекерного соединения для прибора 50 в концептуальном представлении.

Прибор 50 содержит по меньшей мере один вывод 1 в качестве доступа к сети, через который передается электрическая энергия и/или информация. Прибор 50 служит, например, в качестве управляющего прибора в качестве прибора автоматизации, как оно используется в системах автоматизации. Такой прибор автоматизации выполнен с возможностью обработки управляющей программы для воздействия на управляемый процесс и оперативно подключен, в том числе, к полевым приборам. Они, как правило, находятся в сети в непосредственной близости от управляемого процесса и служат для регистрации параметров процесса и/или воздействия на процесс. Датчики и исполнительные элементы представляют собой такие полевые приборы.

К сети, наряду с другими приборами типа прибора 50 и исполнительных элементов и датчиков, могут быть подключены дополнительные сетевые компоненты. Такими сетевыми компонентами являются,

- 2 031491 например, электрические или электронные устройства, которые используются для ввода (например, кнопки, переключатели и т.д.) или вывода (например, светоизлучающие диоды (LED) или другие источники света).

Прибор 50 предпочтительно выполнен как управляющий прибор, в частности SPS (программируемого логического контроллера). Если периферийный прибор (полевой прибор) структурирован подобным образом и/или может конфигурироваться как такой управляющий прибор 50, то, конечно, аналогичным образом обеспечивается возможность применения, представленного в последующем.

Прибор 50 содержит компоненты, такие как микропроцессор 4, которые обеспечивают возможность считывать сигналы, обрабатывать их и обработанные сигналы, например, непосредственно выдавать на полевой прибор и/или направлять в вышестоящую коммуникационную сеть. Это осуществляется обычно в установке системы автоматизации, которая содержит датчики и исполнительные элементы, повторяющимся во времени образом. При этом состояние системы регистрируется с помощью датчиков и в качестве входных сигналов предоставляется управляющим приборам, выполненным в виде прибора 50. Из входных сигналов с помощью предусмотренных процедур обработки (прикладной программы) генерируются выходные сигналы, которые в конечном счете управляют исполнительными элементами таким образом, что состояние системы целенаправленно изменяется или поддерживается постоянным.

Для формирования штекерного соединения, которое образует механически отсоединяемое место в сети, предусмотрена штекерная часть 10, которая может соединяться с выполненным как ответная часть выводом 1 на приборе 50. Прибор 50 обычно содержит корпус, на одной стороне которого размещается ответная часть 1. Ответная часть 1 для этого, например, встроена в корпус или прикреплена к нему.

Ответная часть 1 имеет рабочие контакты 2, которые связаны с компонентами обработки данных прибора 50. Рабочие контакты 11 на штекерной части 10 соединены с кабелем 12, который отходит от штекерной части 10.

Кабель 12 не обязательно должен иметься. Он может, например, отсутствовать, когда штекерная часть используется исключительно для конфигурирования прибора 50, и другая штекерная часть 10 снабжена кабелем 12, с помощью которого осуществляется подключение прибора к сети. Соответственно прибор 50 может содержать первый вывод, который служит только для конфигурирования прибора 50, и второй вывод, который служит в качестве элемента подключения к сети. В зависимости от цели применения, первый вывод и/или второй вывод выполнен в форме ответной части 1, которая может соединяться с штекерной частью 10.

Рабочие контакты 2, 11 находятся, например, на штекерных элементах в форме ориентированных наружу контактных штифтов и выполненных комплементарно к ним, обращенных внутрь контактных отверстий (на фиг. 1 не показаны). В зависимости от цели применения, контактные штифты размещаются на штекерной части 10, на ответной части 1 или на них обеих. Соответственно штекерная часть 10 образует часть папа (штекер), часть мама (розеточную часть) или часть обоего рода. Соответственно ответная часть 1 выполнена комплементарной как розеточная часть (гнездо), штекер или часть обоего рода. Штекерные элементы могут также выполняться иначе, чем в виде контактных штифтов и контактных отверстий. Например, также возможно, что штекерный элемент (штекерная часть 10 или ответная часть 1) реализуется непосредственно как часть печатной платы с местами контакта, которые могут контактировать с пружинными контактами в другом штекерном элементе (ответной частью 1 или штекерной частью 10). Если, например, ниже штекерная часть 10 или ответная часть 1 упоминается как штекер, то тем самым, как указано выше, охватываются все возможные формы выполнения.

Кроме того, далее, элементы, которые расположены на стороне штекерной части 10, упоминаются как на кабельной стороне, в то время как элементы на стороне прибора расположены на стороне прибора 50.

Штекерная часть 10 включает в себя энергонезависимую память 13 и микропроцессор 14. Он служит для обработки данных, а также может быть частью более крупного блока, например микроконтроллера.

Память 13 выполнена в виде единого блока памяти, либо в виде нескольких модулей памяти. В зависимости от выполнения, штекерная часть 10 может содержать дополнительную память, которая является энергозависимой и, например, образовывать блок, отдельный от памяти 13, или вместе с ней образовывать единый блок. В памяти 13, в зависимости от цели применения, могут сохраняться следующие данные:

сигнатура, обеспечивающая возможность по меньшей мере одной однозначной идентификации штекерной части 10, список параметров конфигурации, которые необходимы для запуска и/или эксплуатации прибора 50, таблица допустимых комбинаций версий аппаратных средств и программного обеспечения прибора 50, данные, которые определяют конфигурацию и/или цель использования прибора 50. Данные могут, в том числе, содержать специфические для поставщика номера заказа или тому подобное и позволяют, например, в случае дефекта подобрать и использовать в качестве замены подходящий прибор 50. Эти

- 3 031491 данные также могут быть выбраны таким образом, что штекерная часть 10 может распознавать, является ли прибор 50 тестовым прибором, который используется для тестирования сети (см. пояснения, приведенные ниже), данные о системе, частью которой является прибор 50. Эти данные содержат, например, данные о том, где штекерная часть 10 находится в системе, где заканчиваются ведущие от штекерной части 10 жилы кабеля в системе, какой электрический источник или нагрузка находится с концевой стороны жилы кабеля и/или для какого источника или нагрузки применяется жила кабеля (тем самым данные, которые характеризуют подключенные полевые приборы);

данные, которые прибор 50 определил во время эксплуатации и сохранил перед выключением в памяти 13, так что они при запуске прибора 50 предоставляются для дальнейшей обработки.

Одна или более программ, которые, например, сохранены в модуле памяти 13, где хранятся данные, в другом секторе или в отдельном модуле памяти 13. Эти программы предназначены, например, для следующих целей:

связь с прибором 50, оценка данных, которые сохранены в памяти 13 и/или переданы от прибора 50, управление прибором 50 при запуске и/или при эксплуатации, тестирование сети.

Данные в памяти 13 или их части предпочтительно инкапсулированы, так что прибор 50 не может получить доступ к ним непосредственно, а также невозможно несанкционированное изменение информации. Дополнительно и/или альтернативно, данные могут быть защищены с помощью ключа, так что запрос, изменение и/или дополнение данных требует знания ключа.

Предпочтительно память 13 выполнена таким образом, что по меньшей мере 1 кбайт, предпочтительно по меньшей мере 2 кбайта и более предпочтительно по меньшей мере 5 кбайт могут быть сохранены в ней.

Штекерная часть 10 дополнительно включает в себя блок 15 связи с соответствующим интерфейсом 16 связи для передачи данных в прибор 50. На стороне прибора ответная часть 1 содержит соответствующий блок связи с интерфейсом 6 связи, который обслуживается обрабатывающим микропроцессором 4 прибора 50, как показано на фиг. 1 двойной стрелкой 5.

В настоящем примере выполнения штекерная часть 10 свободна от собственного источника энергии (батареи или аккумулятора). Энергоснабжение осуществляется на стороне прибора от источника энергии прибора 50, от которого, как показано на фиг. 1 стрелкой 8, энергия может подаваться к интерфейсу 7 передачи энергии в ответной части 1. Через него энергия может направляться к интерфейсу 17 передачи энергии как части общего интерфейса 19 штекерной части 10, через который обеспечивается возможность электропитания 18 элементов 13-15.

На фиг. 1 обрамленные пунктирным прямоугольником 20 элементы 13-18, таким образом, формируют интеллектуальную систему штекерной части 10, причем элементы 16 и 17 вместе представляют общий интерфейс 9 штекерной части 10 к прибору 50. Соответственно со стороны прибора элементы 6 и 7 образуют общий интерфейс 9 к интеллекту 20 со стороны кабеля.

Интеллект 20, который функционально может быть подразделен на интерфейс 17 для передачи энергии и интерфейс 16 для передачи данных, может с точки зрения реализации состоять из фактически двух отдельных интерфейсов или комбинации обоих.

Возможные примеры выполнения для отдельного интерфейса 17 для передачи энергии являются следующими:

интерфейс 17 для передачи энергии может для простоты осуществляться через два дополнительных вспомогательных контакта в ответной части 10, которые находятся на штекерных элементах в форме контактных штифтов и/или контактных отверстий, которые могут соединяться с комплементарными штекерными элементами на ответной части 1. Гальваническая развязка между интеллектом 20 штекерной части 10 и прибором 50 в этом случае непосредственно не обеспечивается;

как альтернатива этому, возможна трансформаторная, типично низкочастотная форма выполнения: в этом случае в штекерной части 10 находится вторичная индуктивность, которая образует нагрузку и которая связана со служащей в качестве источника первичной индуктивностью, которая расположена в приборе 50, предпочтительно в ответной части 1, посредством магнитного контура. При этом, как правило, создается гальваническая развязка между интеллектом 20 штекерной части 10 и прибором 50;

еще одна возможная форма выполнения представляет емкостную связь, при которой соответствующая поверхность ответной части 1 противостоит соответствующей поверхности штекерной части 10, и переход между ответной частью 1 и штекерной частью 10 представляет диэлектрик образованного при этом конденсатора.

Возможные примеры выполнения для отдельного интерфейса 16 для передачи информации такие же, как описано выше в отношении интерфейса 17 передачи энергии, при этом два дополнительных вспомогательных контакта предусмотрены в штекерной части 10, предоставляется трансформаторное решение, в котором вторичная индуктивность в штекерной части 10 связана с первичной индуктивностью на стороне прибора через магнитный контур, или

- 4 031491 предусмотрена емкостная связь, при которой для образования конденсатора поверхность стороны прибора противостоит поверхности стороны кабеля.

Возможные примеры выполнения для комбинированного интерфейса 16, 17 для передачи информации и энергии представляют собой следующее:

для объединения обоих интерфейсов 16, 17 могут предусматриваться три или более дополнительных вспомогательных контакта в штекерной части 10, которые расположены на штекерных элементах в форме контактных штифтов и/или контактных отверстий, которые могут соединяться с комплементарными штекерными элементами на ответной части 1. Тем самым может предоставляться последовательная шина (например, шина I2C), параллельная шина или подобное, чтобы иметь возможность передавать как энергию, так и двунаправленную информацию;

также возможно трансформаторное решение с первичной индуктивностью в приборе 50 и вторичной индуктивностью в штекерной части 1, при этом через тот же магнитный контур может передаваться с наложением как энергия на низкой частоте, так и информация на высокой частоте (или наоборот, энергия на высокой частоте и информация на низкой частоте);

другой пример комбинированного интерфейса 16, 17 обеспечивается концепцией пассивного транспондера, при этом для штекерной части 10 предусмотрена функция транспондера, а в приборе 50, предпочтительно в ответной части 1, функция блока считывания (считывателя). При этом энергия на высокой частоте передается от считывателя к транспондеру, который тем самым питает энергией интеллект штекерной стороны, в то время как на низкой частоте передаются данные от микропроцессора 4 через считыватель и транспондер на блок 15 связи штекерной стороны и, таким образом, к микропроцессору 14. Этот канал связи является двунаправленным, и коммуникация не обязательно должна инициироваться посредством считывателя со стороны прибора или микропроцессора 4 со стороны прибора, но также может инициироваться интеллектом штекерной стороны. Точно так же возможно выполнение с мультиплексированием по времени, при котором за передачей накопленной энергии осуществляется передача информации. Передача информации может в свою очередь быть организована с мультиплексированием по времени таким образом, что после фазы для запрашивающей стороны следует фаза для отвечающей стороны.

Концепция пассивного транспондера, таким образом, относится только к передаче энергии и данных, но не к остальной (ограниченной) функциональности транспондера.

На фиг. 2-6 показан возможный пример выполнения ответной части 1 и штекерной части 10 в форме штекера 1' и розеточной части 10' с кабелем 12.

Передача энергии и данных в данном случае выполняется беспроводным способом, при этом штекер 1' имеет антенную катушку 35 (первичную катушку трансформатора) для считывателя, а розеточная часть 10' имеет антенную катушку 41 (вторичную катушку трансформатора) для приема энергии, а также для электроники 43 связи.

В выполненный литьем под давлением корпус 31 штекера 1' вставлены штекерные штифты 32, которые размещены, например, в соответствии с заданной нормой, в исходном расположении. В передней поверхности 33 литого корпуса 31, в случае штекера 1' стороны прибора, вставлена или расположена антенная катушка 35 электроники считывателя (не показано). Выводы этой катушки 35 соединены с помощью двух дополнительных соединительных штифтов 37 с электроникой считывателя. Она выполнена так, чтобы осуществлять связь с интеллектом штекерной стороны через электронику 43 связи. В литом корпусе 39 штекерной части 10' на ее передней стороне 40 запрессована или нанесена антенная катушка 41. Выводы 42 этой катушки 41 соединены с электроникой 43 связи кабельной стороны.

Если штекерная часть 10' вставляется в штекер 1' на стороне прибора, передние поверхности 33, 40 этих обеих частей 1', 10' противолежат соосно и параллельно на малом расстоянии друг от друга. Таким образом, они образуют систему, в которой может передаваться как энергия от считывателя к электронике 43 кабельной стороны, так и информация к и от электроники 43 в соответствии с концепцией передачи энергии пассивных транспондеров. Электроника считывателя в штекере 1' осуществляет связь с электроникой прибора (не показано), и наоборот.

Преимуществом этой формы выполнения является пассивная и бесконтактная связь. Кроме того, все штекерные штифты 32 штекера 1', когда они расположены в соответствии со стандартом, могут быть использованы без ограничений. Кроме того, гальваническая развязка между электроникой в штекерной части 10' и штекерными штифтами 32 легко реализуема.

Плоскостная реализация индуктивностей, определяемых антенными катушками 35, 41, как показано на фиг. 2-6, может быть заменена другим типом, например реализацией с цилиндрическими катушками (см. фиг. 7). Обе катушки соответственно должны выполняться так, что в результате достигается тесная связь обеих катушек, чтобы воздействие на возможные другие, расположенные поблизости штекеры, ограничить и достичь эффективной передачи энергии. В отношении кабельных линий, ортогональное к ним расположение катушек, как это имеет место в примерах согласно фиг. 2-6, а также фиг. 7, является предпочтительным, чтобы при взаимной связи между индуктивностью стороны прибора и индуктивностью кабельной стороны минимизировать воздействия на кабельные линии.

На фиг. 7 показан вариант ответной части 1 и штекерной части 10 в форме штекера 1'' и розеточной

- 5 031491 части 10'' с кабелем 12. Штекер 1'' содержит соединительный бортик 45, вокруг которого намотана катушка 46. Штекерная часть 10'' имеет выступающий соединительный корпус 47, который имеет катушку 48. Катушки 46, 48, таким образом, выполнены в форме цилиндра. Так же, как в примере согласно фиг. 2-6, индуктивность считывателя и индуктивность транспондера во вставленном состоянии тесно связаны друг с другом, и, таким образом, образуют бессердечниковый трансформатор с первичной катушкой и вторичной катушкой. Обмотки 46, 48 могут также, в отношении электромагнитной совместимости (EMV), выполнять экранирующие функции. Кроме того, экранирующий бортик может размещаться над катушкой 46 штекера 1'' и/или под катушкой 48 розеточной части 10'' для того, чтобы дополнительно улучшить свойства связи и EMV-свойства при подходящем выборе материала.

Пример выполнения конфигурации и авторизации прибора с помощью штекерной части.

В случае сертифицированных систем требуется, чтобы обеспечивалась правильная конфигурация аппаратных средств и программного обеспечения и обеспечивался требуемый уровень безопасности.

Особенно в критичных для безопасности применениях, таких как на самолетах или на железной дороге, полная система управления из аппаратных средств, программного обеспечения и всех сопутствующих периферийных устройств проверяется на ее работоспособность, и такая проверка, в частности, в связи с релевантными для безопасности функциями удостоверяется аккредитованным проверочным центром по безопасности и качеству, например TUV, в отношении ее функциональности и соответствия предписаниям.

Разумеется, такое удостоверение пока относится только к подтвержденной на данный момент конфигурации уровня изменения аппаратных средств и уровня версии программного обеспечения вместе с номером текущего варианта программы.

Любое изменение этой начальной конфигурации должно быть документировано на основе описания различий и предоставлено для последующего удостоверения аккредитованным проверочным центром. Для производителя особенно в авиастроении с этим связаны, при известных обстоятельствах, значительные затраты.

Только после успешного удостоверения вновь созданная конфигурация аппаратных средств и программного обеспечения может быть переведена в нормальное использование.

При долгосрочно используемых системах (как правило, больше чем 20 лет) часто бывает затруднительно поддерживать обновления списков допущенных и удостоверенных конфигураций аппаратных средств и программного обеспечения и в случае ремонта или замены быстро предоставлять их в распоряжение.

Риск применения несертифицированных конфигураций аппаратных средств и программного обеспечения возрастает с увеличением числа изменений, выполненных изготовителем, вариабельности поставляемых изготовителем систем и с увеличением продолжительности использования систем также в связи с увеличением возрастающей скорости устаревания.

В системе ответственным становится не изготовитель оборудования или системный интегратор, а сам оператор, и достаточный уровень подготовки обслуживающего персонала при этом не обязательно гарантируется.

Для производителя, как и оператора системы, тем самым создается фундаментальная, административная и организационная проблема. Такая проблема - обеспечение исключительного использования только допустимых конфигураций аппаратных средств и программного обеспечения - может решаться, когда список допустимых и удостоверенных комбинаций доступен вне приборов, но все же непосредственно на месте. Для этого предоставляется сохранение этого списка в штекерной части кабельной стороны, которая содержит как информацию о системе управления, так и о полевых приборах, подключенных к кабелю.

Далее поясняется пример выполнения, в котором данные в штекерной части 10 применяются для того, чтобы конфигурировать прибор 50 и авторизовать его эксплуатацию, прибор 50 является, например, частью системы автоматизации сертифицированной системы.

На фиг. 8 показана концептуальная блок-схема процессов, причем S1-S11 обозначают этапы, осуществляемые в приборе 50, a S22-S30 обозначают этапы, осуществляемые в штекерной части 10. Запрос информации прибором 50 осуществляется, например, по типу сервисных процессов и обозначается на фиг. 8 стрелкой с символом S (Service Request - сервисный запрос). Последующий ответ штекерной части 10 соответственно обозначен стрелкой с символом R (Response - ответ).

Прибор 50 и штекерная часть 10 выполнены, например, так, что прибор 50 содержит только стандартные процедуры и свободно от специфических для системы параметров, в то время как штекерная часть 10 не содержит специфических для прибора или системы процедур, однако содержит соответствующие параметры.

Прибор 50 выполняет после включения на этапе S1 на фиг. 8 в качестве первой фазы эксплуатации самотестирование S2, в котором проверяется работоспособность основных компонентов прибора 50. После этого, на этапе S3, оно включает энергоснабжение для штекерной части 10, что вызывает запуск штекерной части 10 на этапе S22. Интеллект штекерной части 10 выполняет затем самотестирование S23.

На следующем этапе S4, S24, прибор 50 и штекерная часть 10 пытаются установить коммуникаци

- 6 031491 онное соединение друг с другом. Если это удается, то прибор 50 переходит к фазе идентификации S5, а штекерная часть 10 - к S25. На ней прибор 50 запрашивает, среди прочего (например, тип и описание кабельного жгута), от штекерной части 10 его сигнатуру, Sig10, чтобы иметь возможность идентифицировать ее, и передает, в свою очередь, сигнатуру Sig50, которая допускает идентификацию прибора 50 штекерной частью 10. Тем самым с обеих сторон известно, кто является ответной частью штекерного блока 1 или 10 соответственно. Дополнительно, штекерная часть 10 на основе сигнатуры Sig50 прибора 50 может распознавать, о каком типе прибора связи идет речь, например приборе измерения, приборе конфигурирования и т.д., и в каком режиме эксплуатации применяется подключенный прибор 50, например, в качестве системы автоматизации в нормальном режиме эксплуатации или в качестве системы тестирования в неопасном, не критичном в смысле техники безопасности режиме моделирования.

На основе сигнатур во время фазы идентификации S5, S25 также устанавливается, подходит ли штекерная часть 10 кабельной стороны к ответной части 1 со стороны прибора, или, возможно, имеет место неверное сопряжение, например, при применении двух одинаковых штекерных частей 10, однако с различными распределениями штифтов или соответственно сигналов. Эта верификация может выполняться на стороне прибора и/или на кабельной стороне.

Штекерная часть 10 дополнительно передает в фазе идентификации S25, при корректной ситуации, идентификационный маркер (IDT), соответствующий типу и режиму эксплуатации.

Если прибор 50 имеет идентификационный маркер, то оно переключается в фазу авторизации S6. В этой фазе взаимодействия между прибором 50 и штекерной части 10 выявляется, сможет ли прибор 50 в принципе перейти в нормальный режим эксплуатации или нет. С этой целью прибор 50 предоставляет список АК (текущие компоненты) своих применяемых в текущий момент компонентов аппаратных средств и загруженного программного обеспечения и их описание штекерной части 10. (Описание может, например, включать тип и уровень изменения прибора 50, в частности включать платы, версии или их части (например, номер текущего варианта программы) релевантных для безопасности программных компонентов и т.д.). Штекерная часть 10 проверяет на этапе S26 самостоятельно на основе сохраненной в памяти 13 Таблицы разрешенных комбинаций аппаратных средств и версий программного обеспечения, корреспондируется ли она с обеспечиваемым прибором 50 списком АК, и, таким образом, является комбинацией, удостоверенной аккредитованным центром тестирования, или нет. Если она является удостоверенной комбинацией, и на основе идентификационного маркера IDT распознается, что должен вводиться нормальный режим эксплуатации прибора 50, то штекерная часть 10 предоставляет на этапе S26 в качестве ответа эксклюзивный маркер авторизации AT, без которого подключенный прибор 50 в системе не может перейти в нормальный режим эксплуатации. Однако может предусматриваться выдача соответствующих сообщений о состоянии через среду связи, например, на дисплее, когда AT не предоставляется.

В последующей фазе, фазе конфигурации S7 и S27, штекерная часть 10 предоставляет по запросу прибора 50 и при предъявлении ранее полученного эксклюзивного маркера авторизации AT параметры конфигурации АР, подходящие для соответствующей комбинации аппаратных средств и программного обеспечения. Они были ранее сохранены в списке параметров конфигурации в памяти 13 штекерной части 10. К ним относятся, например, но без ограничения: определенный адрес, по которому прибор 50 может быть адресован посредством системы шин, распределение уровней сигнала на контактных штифтах штекерного блока 1 на стороне прибора, также в зависимости от подключенных полевых приборов, параметры фильтров, коэффициенты усиления и т.д. Без наличия эксклюзивного маркера авторизации AT штекерная часть 10 не передает никаких данных конфигурации. На основании принятых данных конфигурации прибор 50, с другой стороны, затем может динамически конфигурироваться.

После конфигурирования прибор 50 переходит в последнюю фазу S8, фазу нормального режима эксплуатации, и принимает свою целевую задачу: обрабатывающий микропроцессор 4 подключенного прибора 50 может завершать соединение связи с микропроцессором 14 в штекерной части 10 и выключать электропитание интеллекта 20 кабельной стороны. Он также может выполнять это, но только позже, например, если интеллект 20 кабельной стороны должен применяться для других, особенно релевантных для безопасности задач. В любом случае, обрабатывающий микропроцессор 4 подключенного прибора 50 теперь способен в нормальном режиме эксплуатации осуществлять считывание, обработку, связь с вышестоящей сетью связи и выдачу сигналов.

Прибор 50 опционально может энергонезависимым образом сохранять в штекерной части 10 информацию, которая, возможно, потребуется для продолжения эксплуатации после повторного включения. Затем на этапах S9, S29 соединение заданным образом разъединяется, и питание штекерной части 10 выключается, S10.

Преимущества этого примера выполнения могут быть сформулированы следующим образом.

Все или определенные параметры могут быть выгружены из компонентов программного обеспечения прибора в штекерную часть. Эти компоненты, следовательно, могут быть заданы чисто обобщенными (универсальные, общие).

Через интеллект в штекерной части, все или определенные данные конфигурации и/или релевантные для безопасности данные в смысле объектно-ориентированного программирования могут предос

- 7 031491 тавляться инкапсулированными. Поэтому они не могут быть прочитаны и использованы непосредственно и без проверки посредством интеллекта кабельной стороны обрабатывающим микропроцессором подключенного прибора, так как ему системно и концептуально не известна внутренняя структура хранения информации и представление информации в памяти кабельной стороны, и интеллект кабельной стороны самостоятельно выполняет оценивание данных по типу некоторого сервисного процесса. При этом инкапсулирование (скрытие информации) относится не только к аспекту техники доступа, но и расширено на локальный аспект (информация сохранена в другой физической памяти локально в другом месте) и аспект обработки (информация обрабатывается другим процессором).

Процедура загрузки прибора (Boot) выполняется так, что в ней нет параметров. Она может в этой обобщенной (т.е. типовой) форме верифицироваться, подтверждаться и аккредитованным центром тестирования официально выпускаться для обеспечения безопасности и качества. Эта процедура образует рассматриваемое принципиально как неизменное ядро программного обеспечения и также не затрагивается при новой загрузке (Download) дополнительных компонентов программного обеспечения.

Прибор может поставляться в не конфигурированном состоянии. В случае замены старый прибор извлекается из системы и новый - и даже с иным уровнем изменения - вводится для использования. Программное обеспечение загружается и перед использованием проверяется на совместимость с текущими аппаратными средствами. Таким образом, может обеспечиваться исключительное применение только удостоверенных комбинаций версий аппаратных средств и программного обеспечения и тем самым долговременно гарантироваться требуемая безопасность системы, причем также потому, что прибор 50 текущие данные версии считывает не из памяти штекерной части 10, а считывает их непосредственно из собственных компонентов прибора 50.

Если аккредитованным центром тестирования выпускается новая конфигурация аппаратных средств и/или программного обеспечения, то она может выполняться при следующем регулярном техническом обслуживании системы посредством обновления расширяемой таблицы допустимых комбинаций версий аппаратных средств, программного обеспечения и списка параметров конфигурации в штекерной части 10 кабельной стороны, не требуя, чтобы текущая установленная конфигурация для этого обязательным образом изменялась. В этом смысле, превентивным образом, для следующего (также не планируемого) случая обслуживания подготавливается возможное изменение комбинации программного обеспечения и аппаратных средств, и затем оно может очень быстро реализовываться.

Так же быстро, в случае ремонта, обслуживающий персонал с помощью соответствующего обслуживающего прибора может получить данные заказа и конфигурацию системы из штекерной части с кабельной стороны, которая вставлена в дефектный прибор, и инициировать быстрый (в том числе автоматизированный) заказ материалов, который является корректным и без проблем удовлетворяет требованиям безопасности. Также путаница в материалах может быть в значительной степени исключена.

Также при применении конструктивно аналогичных подсистем можно индивидуализировать их посредством данных, сохраненных в штекерной части кабельной стороны, что, например, уменьшает затраты на инициализацию при осуществлении связи по общей сети связи.

Если новая комбинация версий аппаратных средств и программного обеспечения выпущена как удостоверенная, то она с помощью прибора обслуживания может предоставляться микропроцессору в штекерной части, который ее внутренним образом корректно сохраняет. Прибор обслуживания выполнен таким образом, что при его применении также выполняется процесс авторизации и проверки достоверности, так что невозможны никакие посторонние изменения защищенной ключом таблицы допустимых комбинаций версий аппаратных средств, программного обеспечения и списка параметров конфигурации, которые являются релевантными для безопасности.

Если новая версия программного обеспечения загружается на приборе, то агент загрузки может запросить у интеллекта со стороны кабеля данные из расширяемой таблицы допустимых комбинаций версий аппаратных средств и программного обеспечения и выполнить предварительную проверку, так что уже на данном этапе может предотвращаться загрузка ненадлежащего программного обеспечения.

Пример выполнения ввода в эксплуатацию и тестирования сложных сетей.

Сети, например, такие как для техники автоматизации и/или такие, как предназначенные для автомобилей, железных дорог или самолетов, могут строиться чрезвычайно сложными, например, когда, ввиду различий подключенных приборов и/или отсутствия подходящих норм, должны использоваться различные кабели. Также общая кабельная разводка, как правило, создается не посредством единственного (одно- или многожильного) кабеля с соотношением 1:1, а применяется несколько кабелей и, возможно, также отдельные провода объединяются в кабельные жгуты, так что, таким образом, в результате получается соотношение n:m. Эти кабельные жгуты часто предварительно подготавливаются и как целое монтируются в подходящий момент времени монтажа в системе. Даже если эти кабельные жгуты могут как подготовленные к монтажу элементы предварительно собираться и предварительно тестироваться, однако, как правило, при вводе в эксплуатацию настоятельно необходим контроль соединений от точки к точке каждой отдельной кабельной жилы (прозвонка). В простейшем случае для этого тестируется только омическое соединение от точки подключения определенного штекера прибора через штекерную часть со стороны кабеля к точке подключения штекера со стороны прибора периферийного прибора, на

- 8 031491 пример исполнительного элемента, или в обратном направлении от датчика к обрабатывающему прибору. В более сложных способах испытаний к штекерам подключаются определенные источники, и на удаленном конце определяется качество сигнала, или контролируется функциональность подключенного периферийного прибора.

Во время фазы первого ввода в эксплуатацию системы в целом, следовательно, должны проверяться все соединения для управления периферийными приборами (полевые приборы: например, управляющие сигналы для исполнительных механизмов, служащих в качестве приводов, и их сигналы обратной связи и датчиков) на предмет их правильного сопряжения. Это сопряжение включает в себя отсутствие коротких замыканий, отсутствие разрывов, соединение правильных, соответствующих друг другу конечных точек. Даже если кабельные жгуты были вставлены в предварительно собранном виде и предварительно проверены, нельзя обойтись без этой трудоемкой и подверженной ошибкам операции. С помощью имеющихся локальных данных в штекерных частях с кабельной стороны и их, по меньшей мере, односторонней полной возможностью отсоединения от приборов, можно упростить и ускорить эту задачу за счет частичной автоматизации.

На фиг. 9 показана возможная форма выполнения устройства тестирования.

Прибор 50 содержит одну или более ответных частей 1 в качестве выводов. В нормальном режиме эксплуатации штекерная часть 10 вставлена в ответную часть 1, так что прибор 50 через кабельный жгут 55 подключен, например, к датчику или исполнительному элементу 56.

Тестовое устройство имеет тестовый прибор 70 и измерительный прибор 60. Тестовый прибор 70 включает в себя один или более выводов 71, из которых по меньшей мере один выполнен так, как вывод 1 прибора 50. Штекерная часть 10, таким образом, может быть вставлена в вывод 71 тестового прибора 70. Он также включает в себя тестовый генератор 72 и ведущий модуль 73 связи. Тестовый генератор 72 является универсальным в том смысле, что он, по меньшей мере, способен представлять все источники сигнала и/или нагрузки, которые являются типичными для тестируемой системы и/или семейства продуктов. Он обычно выполнен таким образом, что имеет только настраиваемые программы и не содержит специфических для системы или прибора данных или параметров, так как они, например, во время подготовки кабеля уже были сохранены в штекерных частях 10 с кабельной стороны и доступны оттуда.

Измерительный прибор 60 выполнен мобильным и имеет измерительное устройство 62 и ведомый модуль 63 связи. Измерительный прибор 60 может быть выполнен таким образом, что он содержит только стандартные процедуры и не содержит никаких параметров, которые определяют тест, так как они предоставляются от тестового прибора 70. Ведущий модуль 73 связи и ведомый модуль 63 связи используются для установления соединения 65 связи, которое предпочтительно осуществляется как беспроводное.

Во время тестирования тестовый прибор 70 вместо прибора 50 соединяется с кабельным жгутом 55. С помощью измерительного прибора 60 вместе с тестовым прибором 70 проверяется связанность кабельного жгута 55 и/или функциональность других подключенных устройств.

В качестве альтернативы этой форме выполнения тестовое устройство, состоящее из тестового прибора 70 и измерительного прибора 60, может быть унифицировано таким образом, что они образуют одинаково выполненные устройства, которые соответственно в зависимости от конфигурации могут выполнять роль измерительного прибора или роль тестового прибора. Кроме того, тестовое устройство может выполняться таким образом, что распределение функциональности ведущего и ведомого модулей обоих приборов 60, 70 может выбираться интерактивным способом.

Если система и/или приборы имеют безопасный режим моделирования или тестирования, то также подключенный прибор 50 в этом режиме эксплуатации может выполнять роль тестового прибора 70, измерительного прибора 60 или их частей.

На фиг. 10а и 10b показана примерная процедура для тестирования сети. При этом S60-S67 обозначают этапы, выполняемые в измерительном приборе 60, S70-S82 - этапы, выполняемые в тестовом приборе 70, и S40-S47 - этапы, выполняемые в штекерной части 10. Переход от последнего этапа на фиг. 10а к следующему этапу на фиг. 10b обозначен соответственно буквой А, или соответственно В, или соответственно С в кружке.

Запрос тестовым прибором 70 данных, которые предоставляются от измерительного прибора 60 и штекерной части 10, осуществляется, например, по типу сервисного процесса и обозначен на фиг. 10а и 10b стрелкой с символом S (для Service Request - сервисный запрос). Последующий ответ измерительного прибора 60 и штекерной части 10 соответственно обозначен стрелкой с символом R (для Response - ответ).

В памяти 13 штекерной части 10 содержатся, в том числе, данные, которые определяют, каким образом штекерные элементы штекерной части 10, которые присутствуют, например, в форме штырьков, через кабельный жгут 55 соотнесены с другими штекерными элементами в других штекерных частях 10. Эти данные могут быть предоставлены, например, следующим образом.

На основе создаваемых посредством CAD электрических схем, непосредственно из CAD генерируется список сетевых соединений. Это список сетевых соединений описывает в полном объеме, какое соединение от какого штифта штекера должно быть реализовано к какому штифту другого штекера в дру

- 9 031491 гом месте. (Соответствующий штекер при этом реализован штекерной частью 10 или ответной частью 1 на приборе 50.)

Из списка сетевых соединений путем перегруппировки содержащейся в нем информации создается список, относящийся к данному штекеру.

Этот относящийся к штекеру список (как правило, уже во время предварительной подготовки кабельного жгута) вместе по меньшей мере с одной специфической для штекера сигнатурой программируется в энергонезависимой памяти 13 штекерной части 10. Кроме того, сохраняется место, где находится штекер в системе, а также способ, каким должно тестироваться соединение, и другие релевантные данные (например, место, где должно проводиться измерение).

Этот список представляет собой Список последовательностей тестирования.

Таким образом, все данные (включая идентификатор штекера), которые необходимы для тестирования кабельной разводки при вводе в эксплуатацию системы, имеются в штекерных частях 10 кабельной стороны.

Отдельные этапы в соответствии с фиг. 10а и 10b далее представлены следующим образом:

Фаза самотестирования: если тестовый прибор 70 включен, этап S70 на фиг. 10а, он выполняет самотестирование, этап S71, и затем в принципе готов для выполнения процедуры тестирования.

Фактическое тестирование кабельного жгута 55 системы начинается с первого введения первой штекерной части 10 в тестовый прибор 70.

Тестовый прибор 70 включает энергоснабжение для интеллекта (развитой логики) кабельной стороны штекерной части 10, этап S72.

После самотестирования интеллекта 20 штекерной части 10 кабельной стороны последняя участвует в установлении соединения связи с тестовым прибором 70, этапы S42 и S73. Связь устанавливается.

Фаза идентификации: тестовый прибор 70 и интеллект 20 штекерной части 10 обмениваются своими сигнатурами, этапы S43 и S74.

Фаза авторизации: интеллект 20 штекерной части 10 распознает прибор на основе его сигнатуры в качестве подходящего тестового прибора 70 и авторизует его для доступа к своему списку последовательностей тестирования. Это сигнализируется тестовому прибору 70 посредством эксклюзивного тестового маркера (на фиг. 10а обозначен посредством ТТ), этапы S44 и S75.

Аналогичным образом, измерительный прибор 60 выполняет после включения самотестирование (этапы S60 и S61), устанавливает соединение с тестовым прибором 70 (этапы S62 и S73) и обменивается с тестовым прибором 70 своей сигнатурой (этапы S63 и S74). Последующая фаза авторизации между приборами 60 и 70 выполняется аналогично тому, как между тестовым прибором 70 и штекерной частью 10 (этапы S64 и S75). Вместо тестового маркера ТТ тестовый прибор 70 получает измерительный маркер (на фиг. 10а обозначен посредством МТ), который он применяет для авторизации при сервисных запросах на измерительный прибор 60.

После того как все три блока (измерительный прибор 60, тестовый прибор 70 и штекерная часть 10) завершили авторизацию, вся система готова для первого процесса измерения:

Тестовый прибор 70 имеет в своем распоряжении тестовый маркер ТТ и может, таким образом, запрашивать из интеллекта 20 штекерной части 10 кабельной стороны последовательности тестирования. Без тестового маркера ТТ интеллект 20 штекерной части 10 не предоставляет никаких инструкций последовательности тестирования. В качестве ответа на запрос последовательности тестирования интеллект 20 штекерной части 10 предоставляет теперь (первую) последовательность тестирования.

В соответствии с этим, для управления последовательностями тестирования на этапе S45 штекерная часть 10 выполняет следующие частичные этапы: проверка ТТ, считывание первой или следующей последовательности тестирования из таблицы и ответ на сервисный запрос S (ТТ) тестового прибора 70.

Каждая последовательность тестирования на этапе S76 содержит фазу конфигурации и фазу тестирования, каждая из которых имеет следующие частичные этапы:

фаза конфигурирования:

запрашивание и интерпретация последовательности тестирования, собственная конфигурация, активация действия измерения, передача ожидания измеренного значения.

фаза тестирования:

включение тестового сигнала, прием результата измерения, проверка правдоподобности результата измерения и, возможно, повторение, протоколирование измеренного значения, отключение тестового сигнала, запрашивание новой последовательности тестирования или выход из блока S76.

Последовательность измерения на этапе S65 содержит фазу конфигурации и фазу измерения, которые соответственно содержат следующие частичные этапы:

фаза конфигурации:

- 10 031491 проверка измерительного маркера МТ, представление ожидаемого действия со стороны пользователя, подготовка измерения (конфигурация), ожидание квитирования пользователем;

фаза измерения:

проверка измерительного маркера МТ, выполнение измерения, передача результата измерения, представление результата измерения.

Процедура на этапе S76 и S65 подробно описывается следующим образом:

во время фазы конфигурации:

a) тестовый прибор 70 интерпретирует инструкцию последовательности тестирования,

b) тестовый прибор 70 конфигурируется согласно этой инструкции (например, не как источник питания, а как источник напряжения с определенным уровнем напряжения и/или ограничением тока и/или другими типичными значениями параметров, которые являются частью описания последовательности тестирования),

c) тестовый прибор 70 осуществляет связь с измерительным прибором 60 и инструктирует его пользователя о действии, которое он должен выполнить (например, измерить сигнал на определенном контактном штифте определенного штекера),

d) тестовый прибор 70 сообщает в измерительный прибор 60 ожидаемое измеренное значение, чтобы измерительный прибор 60 мог корректно конфигурироваться (тестовый прибор 70 при этом авторизует себя с помощью измерительного маркера МТ по отношению к измерительному прибору 60),

e) тестовый прибор 70 ожидает от измерительного прибора 60 в качестве ответа сообщение о готовности, что измерительный прибор 60 окончательно сконфигурирован (например, выбор диапазона измерений) и пользователь измерительного прибора 60 квитировал это требуемое действие в точке измерения,

f) тестовый прибор после получения квитирования переходит в фазу тестирования.

В фазе тестирования:

a) тестовый прибор 70 переключает сконфигурированный тестовый сигнал на контактный штифт вставленной штекерной части 10, требуемый в соответствии с действующей инструкцией последовательности тестирования,

b) тестовый прибор 70 сигнализирует измерительному прибору 60 фактически выполнить это измерение,

c) тестовый прибор 60 принимает от измерительного прибора 60 измеренное значение как ответ на этот сервисный запрос S (МТ),

d) тестовый прибор 70 сравнивает измеренное значение с ожидаемым значением,

e) тестовый прибор 70 через измерительный прибор 60 ориентирует пользователя посредством результата измерения и инструктирует его в случае ошибки повторить измерение,

f) тестовый прибор 70 протоколирует окончательный результат измерения,

g) тестовый прибор 70 отключает тестовый сигнал после выполненного измерения,

h) тестовый прибор 70 запрашивает следующую инструкцию последовательности тестирования от интеллекта 20 штекерной части 10 кабельной стороны,

i) после получения новой инструкции последовательности тестирования тестовый прибор 70 переходит назад в фазу конфигурации. Если, однако, тестовый прибор получает вместо новой инструкции последовательности тестирования сообщение с критерием завершения, он выходит из этого цикла выполнения последовательностей тестирования штекерной части (внутренний цикл итерации).

Таким образом, тестирование штекерной части 10 завершается, когда тестовый прибор 70 не получает никаких инструкций последовательности тестирования, а получает сообщение с критерием завершения.

На основе этого критерия завершения тестовый прибор 70 инструктирует интеллект 20 штекерной части 10 выйти из управления тестовой последовательности. Таким образом, выданный в течение фазы авторизации тестовый маркер ТТ теряет свою силу. С выходом из блока S76 последовательности тестирования также прерывается соединение связи с штекерной частью кабельной стороны (этапы S77 и S46), но не таковое с измерительным прибором 60.

Вставленная в тестовый прибор 70 штекерная часть 10 может затем быть удалена из тестового прибора 70 и вставлена в прибор 50.

Следующая штекерная часть 10 может затем быть вставлена в тестовый прибор 70, и процедура начинается снова на этапе S40 для новой штекерной части 10 (итерация по штекерам: = внешний цикл итерации) с запуска, затем самотестирования штекерной части 10 кабельной стороны с последующим установлением связи, фазой идентификации, фазой авторизации и затем обработкой последовательности тестирования и далее.

Если кабельный жгут 55 имеет штекерные части, которые не содержат интеллект в форме интел

- 11 031491 лекта 20 штекерной части 10, то соответствующие жилы тестируются обычным образом.

После этого тестируется кабельный жгут 55 системы.

С выходом из внешнего цикла итерации на этапе S78 измерительный прибор 70 вновь переводится в свое начальное состояние и соединение связи между измерительным прибором 60 и тестовым прибором 70 прерывается, этапы S66 и S79.

Документирование тестирования осуществляется, например, путем распечатки протокола тестирования, этап S80.

Тестирование сети, описанное выше, имеет, в том числе, следующие преимущества:

снижение частоты ошибок процедур тестирования, сокращение количества обслуживающего персонала, необходимого для ввода в эксплуатацию; при обстоятельствах даже один человек может проводить тестирование, значительное сокращение времени ввода в эксплуатацию, повышение качества, запротоколированная и ясно воспринимаемая проверка сети каждой системы для серийного производства, по окончании ввода в эксплуатацию полный протокол тестирования может распечатываться и архивироваться для гарантии качества. Протоколирование выполняется автоматически и документируется с учетом специфики системы.

Концепция и преимущества описанных здесь решений можно сформулировать следующим образом.

Может быть предоставлена интеллектуальная штекерная часть, которая может быть реализована в системах автоматизации или аналогичных системах при разъемных соединениях кабельных жгутов с приборами и которая способна повысить достоверность корректности кабельной разводки подсистем, управлять последовательностями тестирования для измерения также индивидуальных кабельных жил, проверять требуемые конфигурации приборов в аппаратных средствах и программном обеспечении и обеспечивать соблюдение корректности конфигурации за счет надежного блокирования нормальных режимов эксплуатации. Кроме того, штекерная часть обеспечивает возможность описания требований для подключаемых источников и нагрузок.

В отличие от обычных штекерных частей с соответствующей изобретению штекерной частью могут быть соотнесены ввиду ее интеллекта, по меньшей мере, полуавтономные функции. В результате возможны более масштабные проверки, чем обычно.

Данные, в частности те, которые уже имеются в электронной форме, могут быть сохранены в памяти соответствующей изобретению штекерной части и, таким образом, могут предоставляться для использования. Так, например, в течение современного проектирования систем посредством инструментов CAD (например, Electro-CAD) создаются принципиальные схемы, схемы выводов и т.п., которые описывают функциональность и, таким образом, являются доступными в электронной форме. Таким образом, задача кабельных жгутов, состоящая в том, какие приборы, как и с какими другими приборами следует соединять, также может предоставляться в виде списков сетевых соединений. Также можно из описаний приборов и таблиц параметров приборов извлекать характеристические свойства используемых приборов и представлять в электронном виде.

Штекерная часть, описанная здесь, представляет собой интеллект, который находится на месте и предоставляет в распоряжение необходимые данные, возможности обработки информации и передачи данных, чтобы, например:

иметь возможность распознавать кабельный жгут посредством сигнатуры, иметь возможность распознавать штекерную часть посредством сигнатуры, иметь возможность распознавать прибор посредством сигнатуры, обеспечивать возможность проверки достоверности того, соотносятся ли штекер и розеточная часть согласно созданной принципиальной электрической схеме, обеспечивать возможность описания того, какой источник ожидает определенная кабельная жила (штекер-штифт) от ответной стороны, и наоборот, обеспечивать возможность описания того, какая нагрузка должна работать через определенную кабельную жилу (штекер-гнездо), в случае релевантных для безопасности применений с явно оцененными и сертифицированными комбинациями из приборов, аппаратных средств и программного обеспечения, например, для повышенных требований по безопасности с уровнем требований по безопасности SIL > 1, обеспечивать возможность надежной и сертифицированной комбинации компонентов из аппаратных средств и программного обеспечения на основе сохраненных в штекерной части необходимых уровней изменений приборов и соответствующей этому необходимой версии программного обеспечения, обеспечивать возможность управлять последовательностью тестирования для измерения и ввода в эксплуатацию всей системы (системы), в частности кабельного жгута, или, по меньшей мере, оказывать влияние на основе сохраненной информации, конфигурировать прибор (эксплуатационные средства), например устанавливать тип источников

- 12 031491 (источника напряжения или источника тока) также в зависимости от подключенного полевого прибора, характеристик фильтра, параметров масштабирования, таких как коэффициенты усиления, выдача адресов для связи и т.д., иметь возможность выполнения этой конфигурации в зависимости от заданного уровня изменения аппаратных средств и уровня версии программного обеспечения, иметь возможность выполнения и изменения этой конфигурации в зависимости от режима эксплуатации (режим измерения, нормальный режим, режим моделирования).

Подводя итог: этот не исчерпывающий список показывает, что интерфейс разъемной системы прибор - розеточная часть < »штекер начало кабеля конец кабеля розеточная часть < » штекер нагрузка, как и прибора и нагрузки самих по себе, может быть детально описан и тем самым обеспечивает возможность всеобъемлющего тестирования всей системы автономным образом, не ставя под угрозу пассивный характер кабельного жгута.

Тем самым эта концепция заменяет или дополняет, например, простую, механическую кодировку штекеров, позволяет осуществлять конфигурирование подключенных приборов (например, назначение адресов системам связи, установка необходимых параметров фильтра, определение типа источников сигнала или энергии [характер источников тока или источников напряжения и т.д.]) с помощью электронных элементов, так что электромеханические элементы, такие как поворотные переключатели или поворотные перемычки, могут отсутствовать. При этом обеспечивается возможность этот вид адресной, конфигурационной, параметрической и тестовой информации не предусматривать неявно в исполняемом программном обеспечении прибора и не сохранять в самом приборе, а предусмотреть вне прибора. Интеллект, таким образом, перемещается в штекерную часть, чтобы взять на себя активные функции управления или чтобы обеспечивать сохранение записанных данных защищенными для доступа.

Отсюда следуют, в том числе, следующие преимущества:

гибкость при будущих изменениях, повышение персональной безопасности, защита от материального ущерба, упрощение процедур ввода в эксплуатацию, автоматизация процессов поиска неисправности и тем самым экономия затрат и времени, долгосрочная гарантия соответствия сертифицированных комбинаций всей системы.

Claims (30)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Штекерная часть (10) для авторизации режима эксплуатации прибора (50), причем прибор (50) содержит ответную часть (1), служащую в качестве элемента подключения прибора (50) для соединения прибора (50) посредством упомянутой штекерной части (10) с сетью, причем штекерная часть (10) выполнена с возможностью соединения с ответной частью (1) для образования штекерного соединения и содержит по меньшей мере одну энергонезависимую память (13), блок (15) связи, микропроцессор (14) и исходящий от штекерной части кабель (12) в качестве элемента подключения к сети, причем штекерное соединение обеспечивает обмен данными между прибором (50) и сетью посредством штекерной части (10), причем данные сохранены в памяти (13), которые для авторизации режима эксплуатации прибора содержат допустимые комбинации версий аппаратных средств и программного обеспечения.
2. 2. Штекерная часть по п.1, в которой в памяти (13) сохранено программное обеспечение для управления прибором (50).
3. 3. Штекерная часть по любому из предыдущих пунктов, которая выполнена с возможностью также самостоятельно инициировать связь с прибором (50).
4. 4. Штекерная часть по любому из предыдущих пунктов, которая выполнена для оценки данных, сохраненных в памяти (13), и/или данных, переданных от прибора (50) для генерирования управляющих сигналов, которые активируют прибор (50) для эксплуатации или отключают его и/или конфигурируют прибор (50) для эксплуатации.
5. 5. Штекерная часть по п.4, причем прибор (50) имеет различные режимы эксплуатации и сгенерированные управляющие сигналы служат для активации прибора по выбору по меньшей мере для одного режима эксплуатации, предпочтительно всех режимов эксплуатации, или для отключения и/или для конфигурации прибора (50) по меньшей мере для одного режима эксплуатации, предпочтительно всех режимов эксплуатации.
6. 6. Штекерная часть по любому из предыдущих пунктов, в которой в памяти (13) сохранены по меньшей мере одни из следующих данных:

   параметры конфигурации, необходимые для запуска и/или эксплуатации прибора (50), уровень версий аппаратных средств прибора (50), уровень версий программного обеспечения прибора (50), допустимые комбинации версий аппаратных средств и программного обеспечения, причем эти комбинации сертифицированы, тип прибора (50) для определения его функциональности, причем предпочтительно тип определяет

   - 13 031491 по меньшей мере один из следующих приборов: прибор автоматизации, полевой прибор, тестовый прибор (70) для генерации прикладываемых к сети тестовых сигналов, измерительный прибор (60) для регистрации измерительных сигналов, генерируемых посредством тестовых сигналов, параметры конфигурации для конфигурирования прибора (50) в качестве тестового прибора (70) и/или измерительного прибора (60), по меньшей мере один алгоритм оценки для оценки сохраненных в памяти (13) данных и/или переданных от прибора (50) данных, данные о сети, причем ответная часть (1) прибора (50) служит в качестве подключения к сети, причем данные о сети, в частности, включают в себя начальную и конечную точки в сети кабельных жил, исходящих от штекерной части (10), и данные о связанных с помощью этих кабельных жил источниках и нагрузках, сигнатура для однозначной идентификации штекерной части (10), по меньшей мере один алгоритм управления для тестирования сети, в частности кабельного жгута, таблица тестовых последовательностей, которая определяет, по меньшей мере, подлежащие измерению точки в сети, выполнение тестовых сигналов в зависимости от этих точек, номинальные измеренные значения, критерии, определяющие допустимые отклонения измеренных сигналов, сгенерированных из тестовых сигналов, от номинальных измеренных значений.
7. 7. Штекерная часть по любому из предыдущих пунктов, в которой в памяти (13) сохранены данные, которые инкапсулированы, так что они не являются непосредственно считываемыми прибором (50), и/или которые защищены ключом.
8. 8. Штекерная часть по п.7, в которой инкапсулированные и/или защищенные ключом данные доступны только посредством сервисного запроса прибора (50), после того как штекерная часть (10) передала назад маркер на прибор (50), чтобы тем самым предпочтительно установить возможности доступа прибора (50) к данным в памяти (13) и/или допустимые режимы эксплуатации прибора (50).
9. 9. Штекерная часть по любому из предыдущих пунктов, которая содержит средство (16) для проводной или беспроводной передачи данных к прибору (50), предпочтительно к ответной части (1).
10. 10. Штекерная часть по любому из предыдущих пунктов, которая содержит приемник (17) энергии для энергоснабжения штекерной части (10) через ответную часть (1), причем передача энергии от ответной части (1) к штекерной части (10) осуществляется беспроводным или проводным способом и предпочтительно штекерная часть (10) не содержит источника энергии.
11. 11. Способ программирования штекерной части по любому из предыдущих пунктов, в котором сохраненные в памяти (13) штекерной части (10) данные считывают и/или изменяют и/или данные сохраняют в памяти (13).
12. 12. Кабельная система, в которой подключены штекерные части (10) по любому из пп.1-10.
13. 13. Управляющая система, содержащая по меньшей мере одну штекерную часть (10) по любому из пп.1-10 и прибор (50), который имеет по меньшей мере одну ответную часть (1), выполненную с возможностью соединения с упомянутой по меньшей мере одной штекерной частью (10) для образования штекерного соединения.
14. 14. Управляющая система по п.13, причем прибор (50) имеет один или несколько режимов эксплуатации и в памяти (13) штекерной части (10) сохранены данные, оцениваемые микропроцессором (1) штекерной части (10) для активации или отключения прибора (50) для определенного режима эксплуатации и/или для конфигурации устройства (50).
15. 15. Управляющая система по любому из пп.13 и 14, причем сигнатура (Sig10) штекерной части, сохраненная в памяти (13) штекерной части (10), обеспечивает возможность однозначной идентификации штекерной части (10), причем сигнатура штекерной части предпочтительно применяется также для проверки корректного соотнесения штекерной части (10) и ответной части (1) и в приборе (50) сохранена сигнатура (Sig50) прибора, которая обеспечивает возможность его однозначной идентификации, причем предпочтительно штекерная часть (10) выполнена таким образом, чтобы после получения сигнатуры прибора и ее проверки к прибору (50) передавать результат проверки соответствующего маркера (IDT), чтобы обеспечить прибору (50) доступность данных, сохраненных в памяти (13) штекерной части (10).
16. 16. Управляющая система по любому из пп.13-15, причем прибор (50) предназначен для нормального режима эксплуатации и в памяти (13) штекерной части (10) сохранен список допустимых комбинаций версий аппаратных средств и программного обеспечения, и в приборе (50) сохранены данные о его текущих аппаратных средствах и программном обеспечении, причем штекерная часть (10) или прибор (50) содержит модуль программного обеспечения, который предпочтительно является неизменным и сертифицированным, причем модуль программного обеспечения выполнен для сравнения данных прибора о текущей комбинации аппаратных средств и программного обеспечения (АК) со списком и проверки на ее допустимость, причем прибор (50) предпочтительно выполнен таким образом, что он без проверки допустимости и ее подтверждения не может перейти в нормальный режим эксплуатации.
17. 17. Управляющая система по п.16, причем штекерная часть (10) и прибор (50) выполнены таким образом, что во время фазы авторизации от штекерной части (10) к прибору (50) передается маркер (AT), с помощью которого авторизуются другие сервисные доступы прибора (50) к данным в памяти (13) ште

    - 14 031491 керной части (10).
18. 18. Управляющая система по любому из пп.13-17, причем в памяти (13) штекерной части (10) сохранены инкапсулированные и/или защищенные ключом данные предпочтительно в расширяемом списке и прибор является прибором считывания и/или записи, который выполнен с возможностью считывания, изменения и/или дополнения этих данных.
19. 19. Управляющая система по любому из пп.13-18, причем в приборе (50) сохранено начальное программное обеспечение, которое определяет запуск устройства и имеет устанавливаемые параметры, которые сохранены в памяти (13) штекерной части (10).
20. 20. Управляющая система по любому из пп.13-19, причем ответная часть (1) прибора (50) имеет одно или более из следующих свойств:

    ответная часть (1) служит в качестве подключения к сети, ответная часть (1) служит в качестве подключения для конфигурирования прибора (50), так что оно имеет дополнительное подключение к сети, ответная часть (1) находится в оперативной связи с микропроцессором (4) прибора (50), ответная часть (1) размещена на корпусе прибора (50).
21. 21. Способ авторизации режима эксплуатации прибора (50), причем предусматривают по меньшей мере один из следующих компонентов:

    штекерная часть по любому из пп.1-10, кабельная система по п.12, управляющая система по любому из пп.13-20, причем посредством прибора (50) предоставляют данные о компонентах аппаратных средств и загруженного программного обеспечения, применяемых в текущий момент прибором (50), и причем посредством штекерной части (10) проверяют, соответствуют ли или нет упомянутые данные, предоставляемые прибором (50), с данными о допустимой комбинации версий аппаратных средств и программного обеспечения, сохраненными в памяти (13).
22. 22. Система управления на летательном аппарате или транспортном средстве, в частности железнодорожном транспортном средстве или автомобиле, содержащая по меньшей мере один из следующих компонентов:

    штекерная часть по любому из пп.1-10, кабельная система по п.12, управляющая система по любому из пп.13-20.
23. 23. Тестовое устройство для тестирования сети, причем сеть содержит штекерные части (10) по любому из пп.1-10, которые являются частью кабельной системы по п.12, или управляющей системы по любому из пп.13-20, или частью системы управления по п.22, причем тестовое устройство содержит по меньшей мере одну ответную часть (71) для образования штекерного соединения с штекерной частью (10) и выполнено для генерирования из данных, которые сохранены в памяти (13) штекерной части (10), тестовых сигналов, прилагаемых к исходящим из штекерной части (10) кабельным жилам для генерации измеренных сигналов, причем тестовое устройство содержит тестовый прибор (70), содержащий по меньшей мере одну ответную часть (71), и измерительный прибор (60) для того, чтобы в определенных местах сети выполнять измерения, причем измерительный прибор (60) по отношению к тестовому прибору (70) является подвижным.
24. 24. Тестовое устройство по п.23, в котором сохранена тестовая программа для генерации тестовых сигналов, для выполнения которой требуются параметры конфигурации, причем эти параметры конфигурации устанавливаются посредством сохраненных в штекерной части (10) данных.
25. 25. Тестовое устройство по любому из пп.23 и 24, которое выполнено для запроса данных, которые содержат номинальные измеренные значения, от штекерной части (10) для приема измеренных сигналов, генерируемых посредством тестовых сигналов, для сравнения с номинальными измеренными значениями и при заданных отклонениях для генерирования сигнала ошибки.
26. 26. Тестовое устройство по любому из пп.23-25, в котором тестовый прибор (70) и измерительный прибор (60) выполнены с возможностью беспроводной передачи данных.
27. 27. Тестовое устройство по п.26, в котором измерительный прибор (60) имеет средство вывода, например дисплей, для выдачи инструкций пользователю и средство ввода для ввода данных пользователем.
28. 28. Тестовое устройство по любому из пп.26 и 27, в котором по меньшей мере один из приборов (50), подключенных к сети, имеет, по меньшей мере, нормальный режим эксплуатации и режим тестирования, причем прибор (50) в тестовом режиме служит в качестве тестового прибора (70) или измерительного прибора (60).
29. 29. Тестовое устройство по любому из пп.23-28, которое выполнено с возможностью создания протокола процедуры тестирования и выгрузки его из тестового устройства.
30. 30. Способ тестирования сети, в котором применяют тестовое устройство по любому из пп.23-29, причем посредством тестового устройства генерируют тестовые сигналы из данных, которые сохранены в памяти (13) штекерной части (10), причем упомянутые тестовые сигналы прилагают к исходящим из

    - 15 031491 штекерной части (10) кабельным жилам для генерации измеренных сигналов.