ES2247039T3 - Un bus interno de automatizacion que soporta el protocolo tcp/ip. - Google Patents
Un bus interno de automatizacion que soporta el protocolo tcp/ip.Info
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Abstract
Sistema de comunicación en un autómata programable modular (50) que comprende varios módulos inteligentes (20, 30) dotados de una unidad de tratamiento propia (21, 31) y que comprende un bus de comunicación interno (5) que permite que los módulos del autómata programable(50) comuniquen entre ellos, caracterizado porque para comunicar según el protocolo de comunicación TCP/IP en el bus de comunicación interno (5), un módulo inteligente (20, 30) del autómata programable (50) posee una dirección IP propia (24, 34) y una pila TCP/IP (22, 32) ejecutable por la unidad de tratamiento (21, 31) del módulo inteligente (20, 30), y porque el bus de comunicación interno (5) posee varios canales de comunicación (6, 7) separados que permiten hacer circular simultáneamente tramos según el protocolo TCP/IP con tramos según otros protocolos.
Description
Un bus interno de automatización que soporta el
protocolo TCP/IP.
La presente invención se refiere a un sistema de
comunicación en un autómata programable que permite realizar, en el
bus de comunicación interno del autómata programable, intercambios
según el protocolo TCP/IP. La invención se refiere también a un
autómata programable capaz de emplear un sistema tal de
comunicación. Este sistema puede ser aplicado a cualquier proceso
automatizado y particularmente en el ámbito de los automatismos
industriales, automatismos en la construcción o del control/comando
de las redes eléctricas de distribución.
El protocolo standard IP (Internet Protocol)
define un protocolo de interconexión entre diferentes redes de
comunicación, al nivel de la capa de red. El protocolo standard TCP
(Transport Control Protocol) define, al nivel de la capa de
transporte, un mecanismo de transporte de los datos robusto y
confiable que garantiza un control de los datos de punta a punta.
Estos dos protocolos son utilizados en redes globales de tipo
Internet, Intranet o Extranet, que serán reagrupados en la presente
exposición bajo el término "red TCP/IP".
Un autómata programable modular que conduce un
proceso para automatizar posee al menos un módulo de unidad central
en el que se ejecuta un programa de aplicación para el
control/comando del proceso. El autómata programable puede también
poseer, si es necesario, uno o varios módulos de función también
dotados de una unidad de procesamiento para ejecutar funciones de
automatismo (pesaje, regulación, posicionamiento, comunicación...)
así como otros módulos tales como módulos de entradas/salidas
(digitales o analógicas). A continuación, el término "módulo
inteligente" representará indistintamente un módulo de unidad
central, un módulo de función o cualquier módulo dotado de una
unidad de procesamiento propio. Los módulos de un autómata
programable están unidos entre ellos por un bus de comunicación
interno, que es generalmente un bus de tipo backplane. Los
protocolos utilizados en un bus de comunicación interno
habitualmente son protocolos propietarios.
En un autómata programable, es habitual disponer
de un módulo de comunicación, llamado en adelante módulo de red,
conectado al bus de comunicación interno del autómata y unido a una
red TCP/IP. Un módulo de red tal puede entonces servir de puente
entre por un lado el protocolo TCP/IP utilizado en la red TCP/IP y
por otro lado uno o varios protocolos implantados en el bus de
comunicación.
Sin embargo, en estas condiciones, no es posible
mantener las características de una comunicación según el protocolo
TCP/IP de un punto al otro entre dos entidades que se comunican
entre ellas. En efecto, el puente que constituye un módulo de red
corta el flujo de datos de TCP y no asegura la transparencia de IP.
Se pierden así las ventajas en rendimiento, en fiabilidad y en
transparencia que el protocolo TCP/IP procura. Cuando, sería
ventajoso poder disponer de este protocolo standard para
comunicaciones con origen o destino en módulos inteligentes de un
autómata programable.
El documento EP0977412 describe un procedimiento
de atribución de direcciones entre unidades de un sistema de
conducción industrial. Cada unidad está constituida por un ordenador
y puede asignársele una dirección IP individual para comunicar en
una red local externa, según los protocolos IP, TCP o UDP. Nuestra
solicitud se refiere por el contrario a un sistema de comunicación
entre módulos inteligentes en el interior de un autómata programable
modular asimilable a una sola unidad operativa programable.
El documento US5710708 se refiere a un sistema de
control para una pluralidad de máquinas de hilandería. El sistema
comprende una arquitectura de comunicación con varios niveles. Un
mismo protocolo de comunicación, tal como el protocolo TCP/IP, puede
ser utilizado en los diferentes niveles de la arquitectura. Sin
embargo, este documento no describe que, para intercambiar
informaciones según el protocolo TCP/IP en el bus de comunicación
interno, un módulo inteligente de un autómata programable posee una
dirección IP propia y una pila TCP/IP ejecutable mediante la unidad
de procesamiento del módulo inteligente.
El objeto de la invención es, por lo tanto,
proponer a módulos inteligentes conectados al bus de comunicación
interno de un autómata programable un acceso directo al protocolo
TCP/IP para efectuar intercambios entre ellos e intercambios en una
red TCP/IP, sin tener que recurrir a una puente al nivel de la capa
de aplicación que puede resultar costosa. Además, gracias al
protocolo TCP/IP, el módulo de unidad central o los módulos de
función de un autómata programable podrán directamente utilizar los
protocolos y las arquitecturas de la WEB como por ejemplo los
standard UDP, HTTP, XML, WAP, FTP, SMTP, SNMP, DHCP, DNS, etc.
Para esto, la invención describe un sistema de
comunicación en un autómata programable modular que comprende varios
módulos inteligentes dotados de una unidad de procesamiento propia y
que comprende un bus de comunicación interno que permite que los
módulos del autómata programable comuniquen entre ellos. El sistema
de comunicación se caracteriza por el hecho de que, para comunicar
según el protocolo de comunicación TCP/IP en el bus de comunicación
interno, un módulo inteligente del autómata programable posee una
dirección IP propia y una pila TCP/IP ejecutable mediante la unidad
de procesamiento del módulo inteligente, y por el hecho de que el
bus de comunicación interno posee varios canales de comunicación
separados que permiten hacer circular simultáneamente tramos según
el protocolo TCP/IP con tramos según otros protocolos.
Además, un autómata programable modular puede
poseer al menos un módulo de red, conectado a una red TCP/IP
externa, que permite a un switch inteligente del autómata
programable realizar directamente en la red TCP/IP intercambios de
informaciones según el protocolo de comunicación TCP/IP, a través
del bus de comunicación interno.
El módulo de red 10 posee una unidad de
procesamiento propia 11 y está conectado a una red TCP/IP externa 9
gracias a un driver de acceso 19 para la capa de unión y a un
adaptador al medio de la red TCP/IP 9 (no esquematizado en la figura
1) para la capa física. Preferentemente, la red TCP/IP 9 se apoya en
el standard Ethernet para las capas física y de unión, de manera tal
que el driver de acceso 19 administra particularmente un
direccionamiento MAC (Media Access Control) del switch de red 10,
según la capa de unión MAC postulada en la norma IEEE802.3 o en la
norma RFC894. Como se indica al inicio de la exposición, la red
TCP/IP 9 utiliza el protocolo TCP/IP al nivel de las capas de red y
de transporte. En el ejemplo de la figura 1, el módulo de unidad
central 20 y el módulo de función 30 son módulos inteligentes
susceptibles de comunicar en la red TCP/IP 9.
El bus de comunicación interno 5 debe disponer de
la posibilidad de hacer circular tramos que corresponden a flujos de
comunicación diferentes: además de un flujo IP de comunicación
ligado a los tramos del protocolo TCP/IP, existe en efecto en el bus
de comunicación 5 un flujo IO de datos de entradas/salidas del
autómata y eventualmente de otros flujos de datos ligados por
ejemplo a una mensajería propietaria. En consecuencia, estos flujos
circulan hacia el bus de comunicación 5 en canales de comunicación
distintos que deben trabajar al nivel de la capa de unión y ser
capaz de vehiculizar cualquier tramo. En la figura 1, están
representados un canal de comunicación 6 para el flujo IP y un canal
de comunicación 7 para el flujo IO de entradas/salidas.
Para conectarse al bus de comunicación 5, los
módulos 10, 20, 30, 40 poseen drivers de acceso al bus que
administran la capa física y la capa de unión del bus de
comunicación y que deben ser específicos para cada canal de
comunicación. Para el canal de comunicación 7 correspondiente al
flujo IO, los módulos 10, 20, 30, 40 poseen un driver de acceso 17,
27, 37, 47. Para el canal de comunicación 6 correspondiente al flujo
IP, los módulos 10, 20, 30 poseen un driver de acceso 16, 26, 36. El
módulo de entradas/salidas 40 que no tiene acceso a la red TCP/IP 9,
no dispone de driver de acceso al flujo IP.
El sistema de comunicación permite a módulos
inteligentes 20,30 comunicar por el protocolo TCP/IP ya sea entre
ellos, o directamente en una red TCP/IP 9 conectada a un módulo de
red 10. Para esto, los módulos inteligentes 20, 30 poseen cada uno
una pila TCP/IP 22/32 (stack TCP/IP) ejecutable mediante la unidad
de procesamiento 21,31 del módulo inteligente 20, 30. Esta pila
TCP/IP 22, 32 está unida al driver de acceso 26, 36 del flujo IP y
administra las capas de red y de transporte del protocolo TCP/IP.
Cada módulo inteligente 20, 30 también debe poseer su dirección IP
propia.
En el interior de un autómata programable 50, una
comunicación directa por TCP/IP entre módulos inteligentes puede ser
interesante por ejemplo cuando uno de los módulos es un switch IHM
(Interfaz Hombre-Máquina) que se presenta bajo la
forma de un navegador http y que puede en forma nativa intercambiar
informaciones según el protocolo TCP/IP. Entonces podrá comunicar
con módulos inteligentes del autómata sin necesidad de desarrollar
otros protocolos.
Se detallarán a continuación dos modos de
funcionamiento del sistema de comunicación, en referencia a las
figuras 2 y 3:
En un primer modo de funcionamiento, llamado
funcionamiento A y detallado en la figura 2, el bus de comunicación
5 no es más que una prolongación de la red TCP/IP 9 en el que el
módulo de red 10 está conectado. En este caso, éste sólo sirve para
rutear los tramos IP emitidos o destinados a un módulo inteligente
20, 30. El módulo red 10 no necesita entonces poseer su propia pila
TCP/IP, salvo si él mismo se comporta como un módulo inteligente
capaz de poseer aplicaciones WEB.
Para que un módulo inteligente 20, 30 del
autómata acceda directamente a la red TCP/IP 9 de un módulo red 10,
es necesario que:
la pila TCP/IP 22, 32 del módulo inteligente 20,
30 sea capaz de emitir y recibir tramos con una encapsulación según
la capa de unión (capa MAC) de la red TCP/IP 9,
cada módulo inteligente 20, 30 posea una tabla de
ruteo IP para rutear los tramos emitidos por él hacia el (o los)
módulo(s) de red(es) 10,10' del autómata 50,
el módulo de red 10 posea medios de filtrado y de
redirección 13 de los tramos IP provenientes de la red TCP/IP 9 en
función de la dirección IP 24, 34 de los módulos inteligentes 20,
30, que permiten enviar hacia estos módulos 20, 30 solamente los
tramos que poseen su dirección IP. Este filtrado es posible gracias
a una tabla de memorización de la dirección IP de los módulos
inteligentes 20, 30 del autómata 50 capaces de acceder a la red
TCP/IP 9, estando esta tabla de memorización almacenada en el módulo
de red 10.
En un segundo modo de funcionamiento, llamado
funcionamiento B y detallado en la figura 3, el bus de comunicación
5 se ve como una sub-red IP completa de la red
TCP/IP 9 en la que el módulo de red 10 está conectado. En este caso,
el módulo de red 10 posee dos asignaciones IP materializadas por una
primera dirección IP 15 correspondiente a la red TCP/IP 9 y por una
segunda dirección IP 14 que corresponde al bus de comunicación 5 del
autómata 50. El módulo de red 10 posee también obligatoriamente su
propia pila TCP/IP 12 ejecutable en el módulo de red 10 que permite
hacer el ruteo de los tramos entre las dos asignaciones IP.
En función de la dirección de la
sub-red IP en el bus de comunicación 5, se puede
elegir el nivel de visibilidad de un módulo en la red TCP/IP 9. Si
se desea que el módulo sea visto por Internet sin actualización del
router externo, el bus de comunicación 5 debe tener una asignación
de dirección que posea un mismo número de sub-red IP
que la red TCP/IP 9 del módulo de red 10, como lo muestra la figura
3. Además, éste debe actuar como un servidor proxy para un cliente
proxy que se encuentra en el bus de comunicación 5. Con respecto al
modo de funcionamiento A, es el switch que responde a una solicitud
de reconocimiento de dirección MAC (solicitud ARP en Ethernet).
Como se indica en la figura 2, un mismo autómata
programable puede poseer varios módulos de red 10, 10' cada uno
conectado a una red TCP/IP 9,9' diferente poseyendo cada uno un
número de IP de red 8, 8'. En este caso, los flujos IP generados por
cada red TCP/IP 9,9' circulan por canales separados 6, 6' en el bus
de comunicación 5. Para poder conectarse a estas diferentes redes
Internet que llegan al autómata 50, un módulo inteligente 20 debe
entonces poseer una dirección IP específica 24, 24' respectivamente
para cada red TCP/IP 9,9'.
Teniendo en cuenta el hecho de que, gracias a la
invención, un módulo inteligente 20, 30 puede ser directamente
conectado a Internet, los aspectos de seguridad son importantes. Un
primer nivel de seguridad está normalmente asegurado por un firewall
Intranet cuando el autómata 50 es conectado a una red de tipo
Intranet 9. Sin embargo, si se desea controlar mejor el acceso a los
módulos inteligentes, existen varias posibilidades: se puede agregar
al módulo de red 10 un filtro suplementario de los tramos IP, se
puede hacer un control de las conexiones que vuelven arriba de la
capa TCP y también se puede renunciar al comportamiento servidor
proxy del módulo de red 10 para evitar que un módulo inteligente 20,
30 sea visto automáticamente por el exterior sin configuración de
router externo, en los funcionamientos A y B. Por otra parte, estos
dos funcionamientos A y B son compatibles con la norma RFC925 y
evitan la actualización de tablas de ruteo en una red existente.
El sistema de comunicación descrito en la
presente invención puede ser utilizado por un programa de aplicación
de un autómata programable para comunicar datos de sincronización,
de control, de comando o cualquier otra información que necesite la
calidad de los servicios ofrecidos por los protocolos de la familia
TCP/IP. Por otra parte, una conexión sencilla al mundo de Internet y
de la WEB es una ventaja mayor con respecto a los protocolos
propietarios. En el interior de un autómata programable tal, es
entonces posible desarrollar un módulo inteligente (de tipo PC por
ejemplo) equipado con un sistema operativo y con un navegador
Internet del comercio con el fin de realizar el diálogo operador
hombre máquina. Utilizar el protocolo TCP/IP en un bus de
comunicación autómata también es una vía privilegiada para
normalizar los intercambios de datos internos en un autómata
programable, esta normalización facilita una interoperabilidad en un
ambiente heterogéneo.
Igualmente, es posible vehiculizar datos para los
que los que los autómatas programables no son habitualmente
utilizados como el sonido o el vídeo, estas informaciones pueden ser
explotadas por la aplicación misma (un módulo de captura de vídeo
unido a un módulo de tratamiento de vídeo) o que puede servir para
aplicaciones externas y para los servicios relacionados con el
automatismo (por ejemplo telemantenimiento de una instalación de
automatismo).
Los datos intercambiados pueden también ser del
código del programa. Estos programas pueden ser aplicativos para
modificar el comportamiento de un módulo, agregarle funcionalidades,
actualizar una versión de programa, corregir una anomalía, espiarlo
durante fases de desarrollo y permitir servicios más precisos en
telemantenimiento. Este mecanismo permite ofrecer así al mundo del
automatismo las bases de una arquitectura distribuida de
tratamiento.
El sistema de comunicación descrito en la
presente invención puede ser utilizado por un programa de aplicación
de un autómata programable para comunicar datos de sincronización,
de control, de comando o cualquier otra información que necesite la
calidad de los servicios ofrecidos por los protocolos de la familia
TCP/IP. Por otra parte, una conexión sencilla al mundo de Internet y
de la WEB es una ventaja mayor con respecto a los protocolos
propietarios. En el interior de un autómata programable tal, es
posible desarrollar un módulo inteligente (de tipo PC por ejemplo)
equipado con un sistema operativo y con un navegador Internet del
comercio con el fin de realizar el diálogo operador hombre máquina.
Utilizar el protocolo TCP/IP en un bus de comunicación autómata
también es una vía privilegiada para normalizar los intercambios de
datos internos en un autómata programable, esta normalización
facilita una interoperabilidad en un ambiente heterogéneo.
Igualmente, es posible vehiculizar datos para los
que los que los autómatas programables no son habitualmente
utilizados como el sonido o el vídeo, estas informaciones pueden ser
explotadas por la aplicación misma (un módulo de captura de vídeo
unido a un módulo de tratamiento de vídeo) o que puede servir para
aplicaciones externas y para los servicios relacionados con el
automatismo (por ejemplo telemantenimiento de una instalación de
automatismo).
Los datos intercambiados pueden también ser del
código programa. Estos programas pueden ser aplicativos para
modificar el comportamiento de un módulo, agregarle funcionalidades,
actualizar una versión de programa, corregir una anomalía, espiarlo
durante fases de desarrollo y permitir servicios más precisos en
telemantenimiento. Este mecanismo permite ofrecer así al mundo del
automatismo las bases de una arquitectura distribuida de
tratamiento.
Claims (8)
1. Sistema de comunicación en un autómata
programable modular (50) que comprende varios módulos inteligentes
(20, 30) dotados de una unidad de tratamiento propia (21, 31) y que
comprende un bus de comunicación interno (5) que permite que los
módulos del autómata programable(50) comuniquen entre ellos,
caracterizado porque para comunicar según el protocolo de
comunicación TCP/IP en el bus de comunicación interno (5), un módulo
inteligente (20, 30) del autómata programable (50) posee una
dirección IP propia (24, 34) y una pila TCP/IP (22, 32) ejecutable
por la unidad de tratamiento (21, 31) del módulo inteligente (20,
30), y porque el bus de comunicación interno (5) posee varios
canales de comunicación (6, 7) separados que permiten hacer circular
simultáneamente tramos según el protocolo TCP/IP con tramos según
otros protocolos.
2. Sistema de comunicación según la
reivindicación 1, caracterizado porque el autómata
programable modular (50) comprende al menos un módulo de red (10),
conectado a una red TCP/IP externa (9), que permite a un switch
inteligente (20, 30) del autómata programable (50) realizar
directamente intercambios de informaciones según el protocolo de
comunicación TCP/IP en la red TCP/IP (9), a través del bus de
comunicación interno (5).
3. Sistema de comunicación según la
reivindicación 2, caracterizado porque el autómata
programable (50) posee varios módulos de red (10, 10') conectados a
varias redes Internet (9, 9'), utilizando cada módulo red (10, 10')
un canal de comunicación diferente (6, 6') para hacer circular
simultáneamente tramos en el bus de comunicación interno (5).
4. Sistema de comunicación según la
reivindicación 3, caracterizado porque para acceder
directamente a varias redes Internet (9, 9'), un módulo inteligente
(20) del autómata programable (50) posee varias direcciones IP
respectivas (24, 24').
5. Sistema de comunicación según la
reivindicación 2, caracterizado porque en el autómata
programable (50), un módulo de red (10) conectado a una red TCP/IP
(9) posee:
un driver de acceso (19) a la capa de unión de la
red TCP/IP (9),
una tabla de memorización de la dirección IP de
los diferentes módulos inteligentes (20, 30), del autómata (50)
capaces de acceder a la red TCP/IP (9),
medios de filtrado y de redirección (13) de los
tramos IP provenientes de la red TCP/IP (9) en función de la
dirección IP (24, 34) de los módulos inteligentes
correspondientes.
6. Sistema de comunicación según la
reivindicación 5, caracterizado porque la pila TCP/IP (22,
32) de un módulo inteligente (20, 30) es susceptible de emitir y de
recibir tramos que tienen una encapsulación según la capa de unión
de la red TCP/IP (9) y porque el módulo inteligente (20, 30) posee
una tabla de ruteo IP para rutear los tramos emitidos por el módulo
inteligente hacia el módulo de red (10).
7. Sistema de comunicación según la
reivindicación 2, caracterizado porque un módulo de red (10)
conectado a una red TCP/IP (9) posee:
un driver de acceso (19)a la capa de unión
de la red TCP/IP (9),
dos asignaciones IP materializadas por una
primera dirección IP (15) correspondiente a la red TCP/IP (9) y por
una segunda dirección IP (14) correspondiente al bus de comunicación
interno (5).
una pila TCP/IP (12) ejecutable en el módulo de
red (10), que permite hacer el ruteo de los tramos entre las dos
asignaciones IP.
8. Sistema de comunicación según la
reivindicación 2, caracterizado porque la capa de unión de la
red TCP/IP (9) es la capa MAC postulada en el standard Ethernet.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0009803 | 2000-07-13 | ||
| FR0009803A FR2811844B1 (fr) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | Bus interne automate supportant le protocole tcp/ip |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2247039T3 true ES2247039T3 (es) | 2006-03-01 |
Family
ID=8852939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES01401810T Expired - Lifetime ES2247039T3 (es) | 2000-07-13 | 2001-07-04 | Un bus interno de automatizacion que soporta el protocolo tcp/ip. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020059485A1 (es) |
| EP (1) | EP1179760B9 (es) |
| AT (1) | ATE303623T1 (es) |
| DE (1) | DE60113019T9 (es) |
| ES (1) | ES2247039T3 (es) |
| FR (1) | FR2811844B1 (es) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2829337B1 (fr) * | 2001-09-03 | 2003-10-31 | Schneider Automation | Equipement d'automatisme connecte a un reseau tcp/ip |
| WO2004068796A2 (en) * | 2003-01-27 | 2004-08-12 | Eldetec Inc. Dba Electronic Design Technology | System and method of controlling network devices |
| ES2293066T3 (es) * | 2003-12-24 | 2008-03-16 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Linea de transmision de datos de multiples secciones en estacion base de radio y metodo de uso de dicha estacion base de radio. |
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