ES2233797T3 - Procedimiento y dispositivo para la transmision de datos con modos de disponibilidad seleccionables. - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para la transmision de datos con modos de disponibilidad seleccionables.

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ES2233797T3 ES02704616T ES02704616T ES2233797T3 ES 2233797 T3 ES2233797 T3 ES 2233797T3 ES 02704616 T ES02704616 T ES 02704616T ES 02704616 T ES02704616 T ES 02704616T ES 2233797 T3 ES2233797 T3 ES 2233797T3
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Abstract

Procedimiento para la transmisión de datos en un sistema de automatización (2) realizado de forma redundante, que comprende una pluralidad de unidades de transmisión de datos (6) y una pluralidad de unidades de procesamiento de datos (4), en el que un flujo de datos, que caracteriza la transmisión de los datos, es supervisado de una manera continua sobre las unidades de transmisión de datos (6) respectivas y se conmuta en función del flujo de datos entre diferentes tipos de funcionamiento, de tal manera que en el caso de presencia de un flujo de datos sincronizado, se conecta en al menos dos unidades de transmisión de datos (6) un segundo tipo de funcionamiento, que presenta una disponibilidad más elevada frente a un primer tipo de funcionamiento, caracterizado porque en el caso de una recepción desigual de datos sobre varias unidades de transmisión de datos (6), se conecta el primer tipo de funcionamiento, en el que las unidades de transmisión de datos (6) están diseñadas para diferente tráfico de datos y, por lo tanto, para diferentes flujos de datos.

Description

Procedimiento y dispositivo para la transmisión de datos con modos de disponibilidad seleccionables.
La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la transmisión de datos, por ejemplo en un sistema de ordenador realizado de forma redundante, especialmente en un sistema de alta disponibilidad.
Habitualmente, los conceptos de redundancia de sistemas de automatización o sistemas de ordenador se diferencian con respecto a su disponibilidad y distribución de los nodos de redundancia según la redundancia de los medios o la redundancia del sistema. Por redundancia de los medios se entiende la ejecución redundante de unidades de transmisión para la elevación de la disponibilidad de las unidades de transmisión entre dos unidades de procesamiento de datos de comunicación. La redundancia de medios, en la que están previstos a modo de nodos de redundancia comparativamente estrechos, respectivamente, un nodo de redundancia para el medio y uno para la estación de emisión, se utiliza especialmente para sistemas de automatización o de control de instalaciones relevantes para la fiabilidad, en los que un fallo de la comunicación de datos puede conducir a situaciones críticas en la instalación. Los sistemas redundantes de medios son insensibles frente a las repercusiones en sistemas conectados entre sí. En este caso es un inconveniente que los sistemas conectados entre sí no se pueden diagnosticar en particular o sólo de una manera muy limitada con respecto a un error. Además, un fallo conduce a una reducción considerable de la disponibilidad del sistema y a una elevación considerable de los tiempos de reacción en el sistema.
En cambio, en la redundancia del sistema, en la que solamente puede estar previsto, en la forma de otros nodos de redundancia comparables, un único nodo de redundancia para un sistema general, se eleva la disponibilidad de todo el sistema de ordenador, estando realizadas de forma redundante especialmente las unidades de procesamiento de datos relevantes para la fiabilidad y otros componentes, como por ejemplo controles descentralizados, impresoras. Habitualmente, se realizan de forma redundante en este caso sobre todo el control central así como los grupos estructurales de entrada y salida que son relevantes para la seguridad. Por medio de una redundancia de este tipo, que se refiere en gran medida a todo el sistema. Se consigue una disponibilidad especialmente alta, pudiendo diagnosticarse los errores individuales de una manera selectiva.
Para los sistemas redundantes de medios están previstos habitualmente los llamados aparatos intercalados, que posibilitan desde un control de un canal o desde una unidad de procesamiento de datos una transmisión de datos de dos canales o una transmisión redundante múltiple. No es posible actualmente una conmutación o combinación de redundancia de medios y redundancia del sistema.
Se conoce a partir del documento WO 90/09633 dejar que los ordenadores circulen en dos canales de una manera redundante entre sí, en el que una interferencia en uno de los canales conduce a que se prosiga el tráfico de datos con un solo canal.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de indicar un procedimiento según la reivindicación 1 y un dispositivo según la reivindicación 7 para la transmisión de datos entre unidades de procesamiento de datos que se comunican entre sí en un sistema conectado en red, en el que es posible un aprovechamiento lo más alto posible de los recursos dados de la comunicación.
El primer cometido mencionado se soluciona según la invención por medio de un procedimiento para la transmisión de datos en un sistema de automatización realizado de forma redundante, que comprende una pluralidad de unidades de transmisión de datos y una pluralidad de unidades de procesamiento de datos, en el que un flujo de datos, que caracteriza la transmisión de los datos, es supervisado de una manera continua sobre las unidades de transmisión de datos respectivas y se conmuta en función del flujo de datos entre diferentes tipos de funcionamiento, de tal manera que en el caso de presencia de un flujo de datos sincronizado, se ajusta en al menos dos unidades de transmisión de datos un tipo de funcionamiento, que presenta una disponibilidad más elevada frente a un tipo de funcionamiento con un flujo de datos erróneo sobre una de las unidades de transmisión de datos.
Por medio de un ajuste de esta clase del tipo de funcionamiento, que tiene en cuenta el flujo de datos respectivo sobre las unidades de transmisión de datos respectivas así como las redundancias disponibles según el hardware de las unidades de transmisión de datos, se consigue una combinación o conmutación de diferentes fases de disponibilidad de las unidades redundantes de transmisión de datos y, por lo tanto, del sistema de automatización redundante.
De una manera más conveniente, el flujo siguiente de datos se realiza en función del tipo de funcionamiento ajustado a través de una de las unidades de transmisión de datos o a través de varias unidades de transmisión de datos, de esta manera, es posible tanto una transmisión de datos especialmente libre de errores como también una transmisión de datos altamente disponible. En el caso de una transmisión de datos altamente disponible -es decir, una transmisión de datos redundante en gran medida simultánea sobre varias unidades de transmisión de datos- se sincronizan las unidades de transmisión de datos respectivas. El tipo de funcionamiento, que caracteriza la transmisión de datos altamente disponible, se llama en adelante tipo de funcionamiento redundante de medios.
Para evitar reacoplamientos en unidades de procesamiento de datos afectadas con errores, se ajuste de una manera preferida un tipo de funcionamiento predeterminado en función del estado de una de las unidades de procesamiento de datos. De esta manera se posibilita un intercambio de datos libre de repercusiones a través de las unidades de transmisión de datos.
Para un intercambio de datos especialmente libre de errores se define y se ajusta en función del tipo de funcionamiento ajustado una de las unidades de transmisión de datos como canal preferente y otra unidad de transmisión de datos como canal de reserva. Por ejemplo, en el caso de una recepción desigual de datos sobre varias unidades de transmisión de datos, se define la unidad de transmisión de datos con un flujo de datos libre de error como canal preferente y se define la unidad de transmisión de datos con flujo de datos erróneo como canal de reserva. De una manera alternativa, se define como canal preferente la unidad de transmisión de datos, por medio de la cual se transmiten datos relevantes del proceso y/o relevantes de la seguridad. En cambio, se define como canal de reserva la unidad de transmisión de datos, por medio de la cual se transmiten datos relevantes de la diagnosis y/o relevantes de la administración. Este tipo de funcionamiento, en el que las unidades de transmisión de datos están diseñadas para diferentes flujos de datos, se llama en adelante como un tipo de funcionamiento redundante del sistema.
Para una transmisión de datos, que garantice un alto estándar de fiabilidad, en la que se intercambian unos y los mismos datos en paralelo sobre varias unidades de transmisión de datos, se ajusta de una manera más conveniente el tipo de funcionamiento con alta disponibilidad, en el que el flujo de datos es supervisado de una manera continua sobre todas las unidades de transmisión de datos respectivas. De esta manera se garantiza que se detecte de la manera más rápida posible un fallo de un canal de transmisión de datos individual. Por medio de una función de diagnosis de la línea de este tipo se posibilita un reconocimiento y un mantenimiento preventivos de los canales. Especialmente en el caso de recepción errónea o unilateral, en un solo canal, se puede conmutar directamente al tipo de funcionamiento redundante del sistema.
El segundo cometido mencionado se soluciona según la invención por medio de un dispositivo para la transmisión de datos en un sistema de automatización realizado de forma redundante, que comprende una pluralidad de unidades de procesamiento de datos, que están conectadas entre sí a través de un número de unidades de transmisión de datos, comprendiendo al menos una unidad de procesamiento de datos un módulo de redundancia para la supervisión de un flujo de datos, que caracteriza la transmisión de datos, siendo conmutable, en función del flujo de datos por medio del módulo de redundancia, uno de una pluralidad de tipos de funcionamiento, de tal forma que en el caso de presencia de un flujo de datos sincronizado sobre al menos dos unidades de transmisión de datos, se ajusta un tipo de funcionamiento, que presenta una disponibilidad más alta frente a un tipo de funcionamiento con un flujo de datos unilateral sobre una de las unidades de transmisión de datos. El módulo de redundancia sirve en este caso para la conmutación controlada de forma automática desde un tipo de funcionamiento a otro tipo de funcionamiento aprovechando los tipos de transmisión de datos presentes en cuanto al hardware y/o al software. Es decir, que están previstas varias unidades de transmisión de datos y se identifica con la ayuda de la diagnosis una transmisión de datos libre de errores, luego se conmuta el sistema por medio del módulo de redundancia a un tipo de funcionamiento lo más altamente disponible posible -tipo de funcionamiento redundante de medios-, en el que uno y los mismos datos son transmitidos a través de varias unidades de transmisión de datos en paralelo y aproximadamente al mismo tiempo y, por lo tanto, de forma redundante. A tal fin, se sincronizan las unidades de transmisión de datos.
Las ventajas conseguidas con la invención consisten especialmente en que en función de la calidad del flujo de datos sobre las unidades de transmisión de datos así como en función del número, del tipo y de la función de las unidades de transmisión de datos y/o de las unidades de procesamiento de datos se pueden ajustar de forma automática diferentes tipos de funcionamiento, que están escalonados con respecto a la disponibilidad o redundancia. De una manera independiente de la calidad del flujo de datos se asegura en este caso una adaptación óptima en el sistema superpuesto. De este modo, en virtud de la supervisión continua se posibilita un diagnóstico rápido así como una transmisión de datos optimizada con respecto a los recursos de hardware actuales y/o a los recursos de comunicación actuales.
A continuación se explican en detalle ejemplos de realización de la invención con la ayuda de un dibujo.
La figura muestra un dispositivo para la transmisión de datos en un sistema de automatización 2 realizado de forma redundante. El sistema de automatización 2 es, por ejemplo, un control programable con memoria o un sistema de ordenador conectado en red. El sistema de automatización 2 comprende una pluralidad de unidades de procesamiento de datos 4, que están conectadas entre sí a través de una pluralidad de unidades de transmisión de datos 6. Según el tipo y la forma de realización del sistema de automatización 2, las unidades de procesamiento de datos 4 y/o las unidades de transmisión de datos 6 están realizadas de una manera redundante sencilla y/o redundante múltiple. En la figura se representa una de las dos unidades de procesamiento de datos 4 con una redundancia sencilla. La otra unidad de procesamiento de datos 4 (en la figura la unidad inferior) está constituida sencilla. Las dos unidades de procesamiento de datos 4 están conectadas entre sí a través de dos unidades de transmisión de datos 6, que están realizadas de forma redundante.
Las unidades de procesamiento de datos 4 presentan para la supervisión de un flujo de datos, que caracteriza la transmisión de datos, respectivamente, un módulo de redundancia 8. Por medio del módulo de redundancia 8 se ajusta uno de varios tipos de funcionamiento, en función del flujo de datos calculado, de tal forma que en el caso de presencia de un flujo de datos sincronizado sobre las dos unidades de transmisión de datos 6 se puede ajustar un tipo de funcionamiento, que presenta una disponibilidad más elevada frente a un tipo de funcionamiento con un flujo de datos erróneo sobre una de las unidades de transmisión de datos 6. Este tipo de funcionamiento de alta disponibilidad con un flujo de datos sincronizado se llama también un tipo de funcionamiento redundante de medios.
En la posición básica del módulo de redundancia 8 en el lado de recepción, éste espera datos desde ambas unidades de transmisión de datos 6. Según el tipo del flujo de datos se ajusta un tipo de funcionamiento respectivo. Para el caso de que sean recibidos diferentes datos por medio de las dos unidades de transmisión de datos 6 o datos erróneos desde una de las dos unidades de transmisión de datos 6, se ajusta una de las unidades de transmisión de datos 6 como canal preferente. Este tipo de funcionamiento se llama tipo de funcionamiento redundante del sistema.
En este caso, la selección del canal preferente por medio del módulo de redundancia 8 se realiza con la ayuda de la unidad de transmisión de datos 6 predeterminada para la unidad de procesamiento de datos 4 respectivo. La otra unidad de transmisión de datos 6 se define como canal de reserva.
Después de la recepción de los datos, se define y se ajusta con la ayuda de una estadística de errores para la unidad de transmisión de datos 6 respectiva por medio del módulo de redundancia 8, como canal preferente, aquélla que presente el menor número de errores posible durante la transmisión de datos en el pasado. Se indica a la unidad de procesamiento de datos 4 respectiva a través de qué unidad de transmisión de datos 6 se realiza el flujo de datos. En este caso, en el funcionamiento redundante del sistema, por medio de la unidad de transmisión de datos 6 definida como canal preferente, se lleva a cabo el tráfico de datos específico de la aplicación y/o específico de la función. La unidad de transmisión 6 ajustada como canal de reserva solamente sirve para el tráfico de datos relevante para la información y/o para la administración.
Para el caso de que los datos sean iguales sobre las dos unidades de transmisión de datos 6,se sincronizan durante la recepción de los datos en la posición básica del módulo de redundancia 8 las dos unidades de transmisión de datos 6. La sincronización corresponde en este caso aproximadamente a un intervalo de tiempo (= demora) máximo admisible entre las dos unidades de transmisión de datos 6 para la transmisión redundante de unos y los mismos datos. En el caso de que esto no se realice dentro del intervalo de tiempo (llamada también ventana de sincronización), entonces se define y se ajusta una unidad de transmisión de datos como canal preferente por medio del módulo de redundancia 8 con la ayuda de la calidad y función de la unidad de transmisión de datos respectiva 6.
Después de haber conseguido la sincronización, se conmuta por medio del módulo de redundancia 8 al tipo de funcionamiento redundante de medios. El flujo de datos siguiente a través de las unidades de transmisión de datos 6 es supervisado de una manera continua en el tipo de funcionamiento redundante de medios, siendo comparados entre sí los datos recibidos desde las dos unidades de transmisión de datos 6. Además, se verifica la presencia de errores en los datos individuales y solamente se procesan los datos o telegramas libres de errores por medio de la unidad de procesamiento de datos 4 respectiva. En el caso de igualdad de los datos, se mantienen conectadas activas las unidades de transmisión de datos 6 y, por lo tanto, también el tipo de funcionamiento redundante de medios. En el caso de desigualdad de los datos sin errores, es decir, cuando dentro de un periodo de tiempo o intervalo se recibe una pluralidad de n datos o telegramas asimétricos, se desconecta de forma automática el tipo de funcionamiento redundante de medios. En función del número de las unidades de transmisión de datos 6 redundantes se conmuta a un tipo de funcionamiento, que presentas una disponibilidad más baja con respecto al tipo de funcionamiento redundante de medios, por ejemplo se conmuta al tipo de funcionamiento redundante del sistema con una transmisión de datos a través de canales preferentes individuales o a través de una pluralidad de canales preferentes.
Según el tipo y la forma de realización del sistema de automatización 2 está prevista para cada unidad de transmisión de datos 6 por medio del módulo de redundancia 8 un contador estadístico para la detección del número de telegramas erróneos o de transmisión es de datos erróneas. En sistemas de automatización 2 con normas de fiabilidad especialmente altas, por ejemplo en controles para centrales eléctricas o instalaciones químicas, se explora 8 veces cada unidad de transmisión de datos 6 para la elevación de la fiabilidad y se evalúa y diagnostica de una manera correspondiente. Con la ayuda de la estadística de errores se puede definir, además, de una manera sencilla una de las unidades de transmisión de datos 6 como canal preferente para la transmisión de datos. A través de una función de diagnosis adicional por medio del módulo de redundancia 8 se pueden reconocer oportunamente los flujos de datos erróneos, de manera que se posibilita un mantenimiento preventivo.

Claims (12)

1. Procedimiento para la transmisión de datos en un sistema de automatización (2) realizado de forma redundante, que comprende una pluralidad de unidades de transmisión de datos (6) y una pluralidad de unidades de procesamiento de datos (4), en el que un flujo de datos, que caracteriza la transmisión de los datos, es supervisado de una manera continua sobre las unidades de transmisión de datos (6) respectivas y se conmuta en función del flujo de datos entre diferentes tipos de funcionamiento, de tal manera que en el caso de presencia de un flujo de datos sincronizado, se conecta en al menos dos unidades de transmisión de datos (6) un segundo tipo de funcionamiento, que presenta una disponibilidad más elevada frente a un primer tipo de funcionamiento, caracterizado porque en el caso de una recepción desigual de datos sobre varias unidades de transmisión de datos (6), se conecta el primer tipo de funcionamiento, en el que las unidades de transmisión de datos (6) están diseñadas para diferente tráfico de datos y, por lo tanto, para diferentes flujos de datos.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en función del tipo de funcionamiento conectado se lleva a cabo el flujo de datos siguiente a través de una de las unidades de transmisión de datos (6) o a través de varias unidades de transmisión de datos (6).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que en función del estado de una de las unidades de procesamiento de datos (4) se conecta un tipo de funcionamiento predeterminado.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que en función del tipo de funcionamiento conectado, se define una de las unidades de transmisión de datos (6) como canal preferente y se define otra unidad de transmisión de datos (6) como canal de reserva.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que en el segundo tipo de funcionamiento con alta disponibilidad se supervisa de forma continua el flujo de datos sobre todas las unidades de transmisión de datos (6) respectivas.
6. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que después de la recepción de los datos con la ayuda de una estadística de errores para la unidad de transmisión de datos (6) respectiva, se define y se conecta como canal preferente aquella unidad que presenta el menor número de errores durante la transmisión de datos en el pasado.
7. Dispositivo (1) para la transmisión de datos en un sistema de automatización (2) realizado de forma redundante, que comprende una pluralidad de unidades de procesamiento de datos (4), que están conectadas entre sí a través de un número de unidades de transmisión de datos (6), comprendiendo al menos una unidad de procesamiento de datos (4) un módulo de redundancia (8) para la supervisión de un flujo de datos, que caracteriza la transmisión de datos, siendo conmutable, en función del flujo de datos por medio del módulo de redundancia, uno de una pluralidad de tipos de funcionamiento, de tal forma que en el caso de presencia de un flujo de datos sincronizado sobre al menos dos unidades de transmisión de datos (6), se conecta un segundo tipo de funcionamiento, que presenta una disponibilidad más alta frente a un primer tipo de funcionamiento, caracterizado porque en el caso de una recepción desigual de datos sobre varias unidades de transmisión de datos (6), se conecta el primer tipo de funcionamiento, en el que las unidades de transmisión de datos (6) están diseñadas para diferente tráfico de datos y, por lo tanto, para diferentes flujos de datos.
8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque el flujo de datos siguiente, en función del tipo de funcionamiento conectado, se puede realizar a través de una de las unidades de transmisión de datos (6) o a través de varias unidades de transmisión de datos (6).
9. Dispositivo según la reivindicación 7 u 8, en el que en función del estado de una de las unidades de procesamiento de datos (4) se puede conectar un tipo de funcionamiento predeterminado.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 a 9, en el que en función del tipo de funcionamiento conectado se puede definir una de las unidades de transmisión de datos (6) como canal preferente y otra unidad de transmisión de datos (6) como canal de reserva.
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 a 10, en el que en el segundo tipo de funcionamiento con alta disponibilidad, se puede supervisar de forma continua el flujo de datos sobre todas las unidades de transmisión de datos (6) respectivas.
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 a 11, en el que por medio del módulo de redundancia (8) después de la recepción de los datos con la ayuda de una estadística de errores para la unidad de transmisión de datos (6) respectiva, se define y se conecta como canal preferente aquella unidad que presenta el menor número de errores en la transmisión de datos en el pasado. Sigue una hoja de dibujos.
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