ES2270036T3 - Procedimiento y sistema para la transmision de datos a traves de redes de datos conmutables. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la transmisión de datos a través de redes de datos conmutables, especialmente Ethernet en el campo de las instalaciones industriales, en el que se transmiten datos críticos en tiempo real y no críticos en tiempo real, en el que los datos se transmiten en al menos un ciclo de transmisión (12) con duración de tiempo regulable (17), cada ciclo de transmisión (12) está dividido en al menos una primera zona (13) para la transmisión de datos críticos en tiempo real para el control en tiempo real y al menos una segunda zona (14) para la transmisión de datos no críticos en tiempo real, en el que una unidad de acoplamiento, que está prevista para la conexión de un primer trayecto de transmisión con transmisión de datos sin hilos y de un segundo trayecto de transmisión con transmisión de datos por cable, lleva a cabo para el establecimiento de una interfaz de comunicación entre unas primera conexión de comunicación sobre el primer trayecto de transmisión con un primer ciclo de transmisión de una primera longitud y una segunda conexión de comunicación sobre el segundo trayecto de transmisión con un segundo ciclo de transmisión de una segunda longitud, donde la primera y la segunda conexión de comunicación presentan una propiedad de equidistancia con un intercambio de datos que se lleva a cabo de forma cíclica en ciclos de comunicación equidistantes, las siguientes etapas: - recepción completa de un telegrama de datos de acuerdo con una lista de recepción asociada al primer ciclo de transmisión, - memorización intermedia del telegrama de datos recibido completo, - emisión del telegrama de datos de acuerdo con una lista de emisión que está asociada al segundo ciclo de transmisión.

Description

Procedimientos y sistema para la transmisión de datos a través de redes de datos conmutables.

La invención se refiere a un procedimiento y a un sistema para la transmisión de datos a través de redes de datos conmutables, especialmente Ethernet en el campo de las instalaciones industriales, en los que se transmiten datos críticos en tiempo real y no críticos en tiempo real, estando constituida la red de datos conmutables con al menos un trayecto de transmisión sin hilos entre al menos dos usuarios, especialmente un emisor y un transmisor.

Las redes de datos posibilitan la comunicación entre varios usuarios a través de la conexión en red, es decir, la conexión de los usuarios individuales entre sí. Comunicación significa en este caso la transmisión de datos entre los usuarios. Los datos a transmitir son enviados en este caso como telegramas de datos, es decir, que los datos son agrupados en varios paquetes y son enviados en esta forma a través de la red de datos al receptor correspondiente. Por lo tanto, se habla también de paquetes de datos. El concepto de transmisión de datos se utiliza, por lo demás, como sinónimo de la transmisión de telegramas de datos o de paquetes de datos mencionados anteriormente. La conexión en red propiamente dicha se soluciona, por ejemplo, en el caso de las redes de datos conmutables de alta potencia, especialmente Ethernet, porque entre dos usuarios se conecta en cada caso al menos una unidad de acoplamiento, que está conectada con los dos usuarios. Cada unidad de acoplamiento puede estar conectada con más de dos usuarios. Cada usuario está conectado con al menos una unidad de acoplamiento, pero no directamente con otro usuario. Los usuarios son, por ejemplo, ordenadores, controles programables con memoria (SPS) u otras máquinas, que intercambian, especialmente procesan datos electrónicos con otras máquinas. Los trayectos de transmisión entre dos unidades de acoplamiento o entre una unidad de acoplamiento y un usuario pueden estar conectados por cable o pueden estar configurados sin hilos. Se puede realizar una transmisión sin hilos de los datos, por ejemplo, a través de radio o infrarrojos. En una estructura con trayectos de transmisión exclusivamente sin hilos, la red de datos se designa como red de datos sin hilos y en el caso de una estructura tanto con trayectos de transmisión sin hilos como también con cables se designa como red de datos heterogénea. En oposición a los sistemas de bus, en los que cada usuario puede acceder a cualquier otro usuario de la red de datos directamente a través del bus de datos, en las redes de datos conmutables se trata exclusivamente de comunicaciones punto a punto, es decir, que un usuario solamente puede acceder indirectamente a los otros usuarios de la red de datos conmutable, a través de la conmutación correspondiente de los datos a transmitir por medio de una o varias unidades de acoplamiento.

En los sistemas de automatización distribuidos, por ejemplo en el campo de la técnica de accionamiento, deben entrar determinados datos en instantes determinados en los usuarios para los que están destinados y deben ser procesados por los receptores. En este caso se habla de datos críticos en tiempo real o bien de tráfico de datos, puesto que una entrada no en tiempo real de los datos en el lugar de destino conduce a resultados no deseados en el usuario. De acuerdo con IEC 61491, EN61491 SERCOS Interface - Breve Descripción Técnica (http://www.sercos.de/ deutsch/infex_{-}deutsch.
htm), se puede garantizar un tráfico de datos crítico en tiempo real con éxito del tipo mencionado en sistemas de automatización distribuidos.

De la misma manera, se conoce en sí a partir del estado de la técnica la utilización en un sistema de automatización de este tipo de un sistema de comunicación sincronizado síncrono con propiedades de equidistancia. Por ello se entiende un sistema que está constituido por al menos dos usuarios, que están conectados entre sí a través de una red de datos con la finalidad del intercambio mutuo de datos o bien con la finalidad de la transmisión recíproca de datos.

En este caso, el intercambio de datos se lleva a cabo de forma cíclica en ciclos de comunicación equidistantes, que son predeterminados a través del pulso de reloj de la comunicación utilizado por el sistema. Los usuarios son, por ejemplo, aparatos de automatización central, aparatos de programación, aparatos de proyección o aparatos de mando, aparatos periféricos como, por ejemplo, grupos estructurales de entrada y salida, accionamientos, actuadores, sensores, controles programables con memoria (SPS) u otras unidades de control, ordenadores o máquinas que intercambian datos electrónicos con otras máquinas, especialmente procesan datos de otras máquinas. Por unidades de control se entienden a continuación reguladores, accionamientos o unidades de control de cualquier tipo. Como redes de datos se utilizan, por ejemplo, sistemas de bus como, por ejemplo, Feldbus, Profibus, Ethernet, Industrial Ethernet, FireWire u otros sistemas de bus internos del PC (PCI), etc.

Los componentes de automatización (por ejemplo, controles, accionamientos,...) disponen actualmente, en general, de una interfaz con un sistema de comunicación sincronizado cíclicamente. Un plano de salida del componente de automatización (ciclo rápido) (por ejemplo, regulación de la posición en una regulación de control, regulación del número de revoluciones, regulación del par motor de un accionamiento) está sincronizado al ciclo de la comunicación. De esta manera, se establece el pulso de reloj de la comunicación. Otros algoritmos de bajo rendimiento (ciclo lento) (por ejemplo, regulaciones de la temperatura) del componente de automatización se pueden comunicar de la misma manera sólo a través de este pulso de reloj de la comunicación con otros componentes (por ejemplo, conmutadores binarios para ventiladores, bombas,...), aunque sería suficiente un ciclo más lento. A través de la utilización de un solo pulso de reloj de la comunicación para la transmisión de todas las informaciones en el sistema se plantean altos requerimientos a la anchura de banda del trayecto de la transmisión.

Los componentes del sistema conocidos a partir del estado de la técnica utilizan para la comunicación para cada plano del proceso o bien plano de automatización solamente un sistema de comunicación o bien un ciclo de comunicación (ciclo rápido), en cuyo pulso de reloj se transmiten todas las informaciones relevantes. Los datos, que solamente son necesarios en el ciclo lento, se pueden transmitir de forma escalonada, por ejemplo, a través de protocolos adicionales, para limitar los requerimientos de anchura de banda. Esto significa gasto de software adicional en los componentes de automatización. Además, tanto la anchura de banda del bus como también el ciclo mínimo posible de la comunicación se determinan en todo el sistema a través del componente de menor rendimiento.

Se conoce a partir del documento US 6 339 584 B1 una red de datos con una estructura de cuadros, que presenta tanto una zona para la transmisión de datos críticos en tiempo real como también una zona para la transmisión de datos no críticos en tiempo real. En este caso, la longitud de la estructura de los cuadros se puede ajustar de forma variable.

El cometido de la invención es indicar un sistema y un procedimiento para la transmisión de datos a través de redes de datos conmutables heterogéneos, especialmente Ethernet, que posibilita un funcionamiento mixto de la comunicación de datos críticos en tiempo real y no críticos en tiempo real, especialmente basados en Internet o bien basados en Intranet, en la misma red de datos.

Este cometido se soluciona a través de un procedimiento para la transmisión de datos a través de redes de datos conmutables, especialmente Ethernet en el campo de las instalaciones industriales, con las características mencionadas en la reivindicación 1 así como a través de un sistema correspondiente con las características indicadas en la reivindicación 33. En las reivindicaciones dependientes se describen desarrollos de la invención.

La invención se basa en el reconocimiento de que una comunicación abierta basada en Internet es una comunicación espontánea, es decir, que tanto el instante de tale comunicación como también la cantidad de datos existente, que debe transferirse en este caso, no se pueden determinar de antemano. De esta manera, no se pueden excluir colisiones en las líneas de transmisión en los sistemas de bus o bien en las unidades de acoplamiento en las redes de alta velocidad conmutable, especialmente Ethernet Rápida o Ethernet Conmutada. Para poder utilizar las ventajas de la tecnología de comunicación de Internet también en la comunicación en tiempo real en redes de datos conmutables en el campo de la técnica de automatización, especialmente de la técnica de accionamiento, es deseable un funcionamiento mixto de la comunicación en tiempo real con otra comunicación espontánea no crítica en tiempo real, especialmente comunicación de Internet. Esto es posible porque la comunicación en tiempo real, que aparece con preferencia de una manera cíclica en los campos de aplicación considerados aquí y, por lo tanto, se puede planificar de antemano, no está separada en sentido estricto de la comunicación no crítica en tiempo real, que no se puede planificar en oposición a ello, especialmente de la comunicación abierta, basada en Internet.

La comunicación entre los usuarios se lleva a cabo en este caso en ciclos de transmisión, siendo dividido cada ciclo de transmisión en al menos una primera zona para la transmisión de datos críticos en tiempo real para el control en tiempo real, por ejemplo de las instalaciones industriales previstas para ello y al menos una segunda zona para la transmisión de datos no críticos en tiempo real, por ejemplo en la comunicación abierta apta para Internet. Una configuración especialmente ventajosa de un sistema de este tipo se caracteriza en este caso porque a cada usuario está asociada una unidad de acoplamiento, que está prevista para la emisión y/o para la recepción y/o para la transmisión de los datos a transmitir.

En las redes de datos conmutables heterogéneas, es decir, en las redes de datos, en las que están presentes tanto trayectos de transmisión con transmisión de los datos sin hilos como también trayectos de transmisión con transmisión de los datos por cable, se pueden conectar entre sí trayectos de transmisión que, además de las diferencias físicas, se diferencian con frecuencia también en su capacidad de prestaciones entre sí. Los trayectos de transmisión con transmisión de datos sin hilos presentan la mayoría de las veces una tasa de transmisión de datos más reducida que los trayectos de transmisión por cable. Por ejemplo, la red de radio según IEEE 802.11a posee una tasa de datos brutos de 54 Mb/s, mientras que Ethernet alcanza, en la transmisión por cable, ya una tasa de datos brutos de 1 Gb/s. Los trayectos de transmisión sin hilos, especialmente a través de radio, trabajan con tiempos de ciclos, que pueden estar, por razones físicas, por ejemplo en virtud de propiedades de los circuitos de alta frecuencia utilizados, claramente por encima de los tiempos de ciclos, que son posibles en la transmisión de datos por cable. Las conexiones de comunicación que se basan en trayectos de transmisión, que se diferencian al menos en uno de los puntos indicados, se designan a continuación como conexiones de diferente prestaciones. Por lo tanto, es especialmente ventajosa una configuración de la invención, en la que en una unidad de acoplamiento, para la conexión de un primer trayecto de transmisión con transmisión de datos sin hilos y de un segundo trayecto de transmisión con transmisión de datos por cable, está prevista una interfaz de comunicación, que presenta una interfaz de comunicación entre una primera conexión de comunicación sobre el primer trayecto de la transmisión con un primer ciclo de transmisión de una primera longitud y una segunda conexión de comunicación sobre el segundo trayecto de la transmisión con un segundo ciclo de transmisión de una segunda longitud. En la interfaz de comunicación está presente un circuito electrónico con una lista de recepción para el primer ciclo de transmisión y una segunda conexión de comunicación sobre el segundo trayecto de transmisión con un segundo ciclo de transmisión de una segunda longitud. En la interfaz de comunicación está presente un circuito electrónico con una lista de recepción para el primer ciclo de transmisión y una lista de emisión para el segundo ciclo de transmisión, estando asociado un telegrama de datos recibido de acuerdo con la lista de recepción a un elemento de la lista de emisión, y con una memoria tampón de recepción, una memoria tampón de emisión y una memoria intermedia para telegramas de datos recibidos totalmente de acuerdo con la lista de recepción y telegramas de datos a emitir de acuerdo con la lista de emisión, pudiendo conectarse tanto la memoria tampón de recepción como también la memoria tampón de emisión con la memoria intermedia. Una interfaz de comunicación de este tipo entre diferentes conexiones de comunicación sincronizadas cíclicamente de diferentes prestaciones permite, por ejemplo, conectar trayectos de transmisión sin hilos y por cable con diferentes propiedades de transmisión. Especialmente en un sistema de automatización, una interfaz de comunicación de este tipo permite accionar una red de datos con conexiones de comunicación de diferentes rendimientos, cuya curva característica está adaptada a la aplicación respectiva.

Por ejemplo, para módulos de entrada/salida lentos se puede poner a disposición una interfaz de comunicación de bajo rendimiento, de manera que los módulos se pueden comunicar a través de una interfaz correspondiente con el plano de salida asociado en el control.

Una ventaja especial se puede ver en que permite la confluencia de telegramas de datos de diferentes conexiones de comunicaciones de diferentes tasas de transmisión y/o de diferentes ciclos de la comunicación en el plano de un nodo de acoplamiento, sin que para ello sea necesario un programa de aplicación en una capa lógica superior. Esto es especialmente ventajoso para una conexión de comunicación, un llamado conmutador-ASIC, pudiendo contener esta conexión de la comunicación varios puertos separados para diferentes conexiones de comunicaciones.

Otra ventaja especial de la invención reside en que se posibilita un intercambio consistente de datos en tiempo real en un sistema de comunicación determinista de diferentes redes parciales, que presentan en cada caso diferentes tasas de transmisión y/o ciclos de comunicación. Para la transmisión consistente de datos en tiempo real es decisivo que éstos estén asociados en cada caso a un ciclo de transmisión determinado y, en concreto, también a través de la interfaz de comunicación entre las redes parciales individuales. La invención permite una asociación fija de este tipo de datos en tiempo real a determinados ciclos de transmisión más allá de los límites de las redes parciales.

En una forma de realización preferida de la invención, el intercambio consistente de datos se realiza a través de un tampón intermedio, es decir, que desde el puerto de recepción se escriben datos siempre en el tampón intermedio común y desde el puerto de emisión son llamados los datos desde el tampón intermedio en el instante de emisión correspondiente. Adicionalmente, en cada puerto existe un tampón de emisión y un tampón de recepción. La profundidad del tampón de emisión y del tampón de recepción debe ser en este caso al menos suficiente para recibir un telegrama de datos de una longitud máxima del telegrama. Solamente cuando el telegrama de datos ha sido recibido completamente en el puerto de recepción, se copian datos en la memoria intermedia común. En el caso de emisión, se copian los datos desde la memoria intermedia en el tampón de emisión del puerto de emisión.

De acuerdo con otra forma de realización preferida de la invención, se garantiza a través de un control de acceso de la memoria intermedia común que durante la lectura y la escritura en la memoria intermedia no se producen repeticiones.

En este caso, es especialmente ventajoso que en un nodo de acoplamiento solamente debe implementarse una interfaz de comunicación estándar y que no es necesaria ninguna instancia adicional para recopiar datos entre las diferentes interfaces.

Otra ventaja de la invención es que se puede realizar un sistema de automatización, que contiene redes parciales de diferentes rendimientos, especialmente para la aplicación en máquinas de envase, prensados, máquinas de inyección de plástico, máquinas textiles, máquinas de imprenta, máquinas herramientas, robots, sistemas de manipulación, máquinas de procesamiento de madera, máquinas de procesamiento de vidrio, máquinas de procesamiento de cerámica así como aparatos elevadores y en redes de datos conmutables heterogéneas.

Una configuración extraordinariamente ventajosa se caracteriza porque todos los usuarios y unidades de acoplamiento de la red de datos conmutable presentan a través de la sincronización de tiempo entre sí siempre una base de tiempo sincronizada común. Esto es condición previa para una separación de la comunicación planificable en tiempo real de la comunicación no crítica en tiempo real, no planificable. La separación de la comunicación en tiempo real planificable y de la comunicación no crítica en tiempo real se garantiza a través de la aplicación del procedimiento para la sincronización de tiempo de acuerdo con el documento DE 100 04 425. A través de la aplicación permanente de este procedimiento también en el funcionamiento en curso de un sistema de automatización distribuido, todos los usuarios y las unidades de acoplamiento de la red de datos conmutable están sincronizados siempre a una base de tiempo común, lo que significa, por lo tanto, el mismo punto de partida de cada ciclo de transmisión para todos los usuarios y unidades de acoplamiento. Puesto que todas las transmisiones de datos críticas en tiempo real a través del funcionamiento cíclico se conocen antes de la transmisión de datos propiamente dicha y, por lo tanto, se pueden planificar por adelantado, se asegura que para todos los usuarios y unidades de acoplamiento se puede controlar la comunicación en tiempo real de tal forma que no se producen interferencias, por ejemplo colisiones, durante la transmisión de datos de los telegramas de datos críticos en tiempo real propiamente dichos y se cumplen exactamente todos los instantes de transferencia de datos críticos planificados.

Otra configuración especialmente ventajosa de un sistema de este tipo se caracteriza porque todos los datos no críticos en tiempo real, que deben transmitirse durante la zona de un ciclo de transmisión, que está prevista para la comunicación crítica en tiempo real, son memorizados temporalmente por la unidad de acoplamiento respectiva y son transmitidos durante la zona, prevista para la comunicación no crítica en tiempo real, de este o de un ciclo de transmisión siguiente, es decir, que una comunicación de Internet no planificada, que aparece posiblemente en la primera zona de un ciclo de transmisión, que está reservado para la comunicación en tiempo real, es desplazada a la segunda zona del ciclo de transmisión, que está reservada para la comunicación espontánea, no crítica en tiempo real, con lo que se evitan totalmente las interferencias de la comunicación en tiempo real. Los datos correspondientes de la comunicación espontánea no crítica en tiempo real son memorizados temporalmente en este caso por la unidad de acoplamiento respectiva en cada caso y después de la terminación de la zona para la comunicación en tiempo real solamente se emite en la segunda zona del ciclo de transmisión, que está reservado para la comunicación espontánea, no crítica en tiempo real. Esta segunda zona, es decir, toda la duración de tiempo hasta el final del ciclo de transmisión, está a la disposición de todos los usuarios para la comunicación no crítica en tiempo real, no planificable, especialmente la comunicación de Internet, de la misma manera sin influir sobre la comunicación en tiempo real, puesto que ésta se lleva a cabo de una manera separada en el tiempo.

Las colisiones con los telegramas de datos críticos en tiempo real en las unidades de acoplamiento se pueden evitar porque todos los datos no críticos en tiempo real, que no pueden ser transmitidos durante la zona de un ciclo de transmisión, que está prevista para la transmisión de los datos no críticos en tiempo real, son memorizados temporalmente por la unidad de acoplamiento respectiva y son transmitidos durante la zona de un ciclo de transmisión posterior, que está prevista para la transmisión de los datos no críticos en tiempo real.

Otra configuración ventajosa de la invención se caracteriza porque la duración de tiempo de la zona para la transmisión de datos no críticos en tiempo real dentro de un ciclo de transmisión se establece de forma automática a través de la duración de tiempo de la zona para la transmisión de los datos críticos en tiempo real. La ventaja de esta disposición es que en cada caso se utiliza solamente el tiempo de transmisión necesario para el tráfico de datos crítico en tiempo real y el tiempo restante está disponible de una manera automática para la comunicación no en tiempo real, por ejemplo para la comunicación de Internet no planificable o bien para otras aplicaciones no críticas en tiempo real. Es especialmente ventajoso que la duración de tiempo de la zona para la transmisión de datos críticos en tiempo real de un ciclo de transmisión sea determinada dentro de un ciclo de transmisión en cada caso a través de los datos a transmitir específicos de la comunicación, es decir, que la duración de tiempo de las dos zonas se determina para cada comunicación individual de datos a través de la cantidad de datos necesaria en cada caso de los datos críticos en tiempo real a transmitir, con lo que se optimiza la distribución de las dos zonas y, por lo tanto, el tiempo, que está disponible para la comunicación no crítica en tiempo real, para cada comunicación individual de datos entre dos unidades de acoplamiento para cada ciclo de transmisión.

Otra configuración ventajosa de la invención se caracteriza porque la duración de tiempo de un ciclo de transmisión se establece al menos una vez antes de la realización respectiva de la transmisión de datos. Esto tiene la ventaja de que de esta manera con cada comienzo de una nueva transmisión de datos, planificada con antelación, se puede adaptar la duración de tiempo de un ciclo de transmisión a los requerimientos respectivos para la comunicación en tiempo real o bien para la comunicación abierta, apta para Internet. Es evidente que también es posible que la duración de tiempo de un ciclo de transmisión y/o la duración de tiempo de la zona para la transmisión de datos críticos en tiempo real de un ciclo de transmisión se pueda modificar en cada caso de acuerdo con los requerimientos, por ejemplo en instantes fijos, planificados con anterioridad y/o después de un número planificado de ciclos de transmisión, de una manera más ventajosa antes del comienzo de un ciclo de transmisión a través de la conmutación a otros ciclos de transmisión críticos en tiempo real planificados. De una manera más ventajosa, la duración de tiempo de un ciclo de transmisión de acuerdo con el objeto de aplicación está entre un microsegundo u diez segundos.

Otra configuración ventajosa de la invención se caracteriza porque se pueden realizar nuevas planificaciones de la comunicación en tiempo real en cualquier momento en el funcionamiento en curso de un sistema de automatización, con lo que se garantiza una adaptación flexible del control en tiempo real a las condiciones marginales que se modifican a corto plazo. De esta manera es posible de la misma forma una modificación de la duración de tiempo de un ciclo de transmisión.

Otra configuración ventajosa de la invención se caracteriza porque una parte de la zona del ciclo de transmisión, que está prevista para la transmisión de los datos críticos en tiempo real, está prevista para la organización de la transmisión de los datos. En este caso, se ha revelado que es especialmente ventajoso que los telegramas de datos para la organización de la transmisión de datos sea n transmitidos al comienzo de la zona para la transmisión de datos críticos en tiempo real del ciclo de transmisión. Los datos para la organización de los datos son en este caso, por ejemplo, datos para la sincronización de tiempo de los usuarios y de las unidades de acoplamiento de la red de datos, datos para el reconocimiento de la topología de la red de datos, etc.

Otra configuración ventajosa de la invención se caracteriza porque para todos los telegramas de datos críticos en tiempo real a transmitir están anotados un instante de emisión y un instante de recepción en el emisor y/o en el receptor y en todas las unidades de acoplamiento implicadas en cada caso están anotados todos los instantes para la transmisión de los telegramas de datos críticos en tiempo real así como los trayectos de transmisión correspondientes, respectivamente, a través de los cuales se transmiten los telegramas de datos críticos en tiempo real, antes del comienzo de la realización respectiva de la transmisión de datos, es decir, que se anota en una unidad de acoplamiento cuándo y en qué puerto debe enviarse en adelante un telegrama de datos crítico en tiempo real que llega en el instante
X.

Además, otra configuración ventajosa de la invención se caracteriza porque los instantes de la transmisión están planificados de tal forma que cada telegrama de datos crítico en tiempo real llega lo más tarde en el instante de la transmisión o antes a la unidad de acoplamiento correspondiente, pero en cualquier caso se transmite ya en el instante de la transmisión. De esta manera, se elimina el problema de las inexactitudes de tiempo, que se manifiestan especialmente en el caso de cadenas de transmisión largas. De este modo, los telegramas de datos críticos en tiempo real se transmiten directamente, sin espacio de tiempo intermedio, es decir, que se evita una mala utilización de la anchura de banda en los paquetes de datos en tiempo real. Pero es evidente que es posible también incorporar, en caso necesario, pausas de emisión entre la transmisión de los paquetes de datos individuales.

Otra ventaja de la transmisión basada en el tiempo es que la localización del destino en la unidad de acoplamiento no es ya direccionada, porque desde el principio está claro en qué puerto debe realizarse la transmisión. De este modo es posible la utilización óptima de todos los trayectos de comunicación existentes dentro de la red de datos conmutable. De esta forma se puede tener en cuenta de una manera ventajosa, en el caso de presencia de usuarios móviles en la red de datos, a través de qué unidad de acoplamiento un usuario móvil es accesible actualmente con un trayecto de transmisión sin hilos. Pero los trayectos de comunicación redundantes de la red de datos conmutable, que no pueden utilizarse para la conmutación direccionable de la comunicación no crítica en tiempo real, porque en otro caso se producirían circulaciones de paquetes de datos, pueden ser tenidos en cuenta de antemano para la planificación de los trayectos de transmisión y, por lo tanto, se pueden utilizar para la comunicación en tiempo real. De este modo, es posible la realización de topologías de redes redundantes, por ejemplo anillos para sistemas en tiempo real con tolerancia de fallos. Los paquetes de datos se pueden emitir de una manera redundante sobre trayectorias disyuntivas y no se producen circulaciones de los paquetes de datos. Otra ventaja de la transmisión planificada de antemano es que de esta manera es posible la supervisión de cada trayecto parcial sin reconocimiento y, por lo tanto, se puede realizar fácilmente un diagnóstico de errores de una manera sencilla.

Otra configuración extraordinariamente ventajosa de la invención se caracteriza porque al menos un usuario discrecional, especialmente un usuario con capacidad para la comunicación abierta apta para Internet, se puede añadir son o sin unidad de acoplamiento asociada, a una red de datos conmutable y en este caso se asegura que las transferencias de datos críticas son realizadas con éxito en el instante deseado, aunque el usuario discrecional lleve a cabo una comunicación no crítica en tiempo real, especialmente una comunicación de Internet en paralelo a una comunicación crítica en tiempo real.

Otra configuración especialmente ventajosa de la invención se caracteriza porque una unidad de acoplamiento está integrada en un usuario. De esta manera se obtiene una ventaja extraordinaria de costes frente a las unidades de acoplamiento realizadas hasta ahora siempre como módulos autónomos, llamadas también conmutadores.

Otra configuración ventajosa de la invención se caracteriza porque una unidad de acoplamiento presenta dos accesos separados al usuario respectivo, estando previsto un acceso para la intercambio de datos críticos en tiempo real y el otro acceso para el intercambio de datos no críticos en tiempo real. Esto tiene la ventaja de que los datos críticos en tiempo real y los datos no críticos en tiempo real se pueden procesar de forma separada. El acceso para los datos no críticos en tiempo real corresponde a la interfaz de venta en el comercio de un controlador regular de Ethernet, con lo que el software existente hasta ahora, especialmente las unidades de activación, se puede utilizar sin limitación. Lo mismo se aplica para el software existente hasta ahora para la red de datos no apta en tiempo real.

A continuación se describe y se explica en detalle la invención con la ayuda de los ejemplos de realización representados en las figuras.

En este caso:

La figura 1 muestra una representación esquemática de un ejemplo de realización para un sistema de automatización distribuido.

La figura 2 muestra una estructura de principio de un ciclo de transmisión.

La figura 3 muestra un modo de trabajo de principio en una red conmutada.

La figura 4 muestra una representación esquemática de las interfaces entre un usuario local y una unidad de acoplamiento.

La figura 5 muestra un diagrama de bloques de una forma de realización de un circuito electrónico y de las conexiones de comunicación correspondientes entre dos usuarios de redes de diferentes prestaciones, por ejemplo entre la unidad de cálculo 1 y el usuario 61 en la figura 1.

La figura 6 muestra un diagrama de flujo de una forma de realización preferida del procedimiento para la recepción y

La figura 7 muestra un diagrama de flujo de la forma de realización preferida con respecto a la emisión de un telegrama de datos desde una red de bajas prestaciones hacia una red de prestaciones más elevadas.

La figura 1 muestra una representación esquemática de un ejemplo de realización para un sistema de automatización distribuido, en el que por razones de representación clara como parte de la invención en cada caso la unidad de acoplamiento está integrada ya en el usuario respectivo. El estado actual de la técnica prevé, en oposición a ello, cada una de las unidades de acoplamiento integradas aquí ya en los usuarios locales respectivos como aparato propio, que está conectado en cada caso entre dos usuarios. La integración de la unidad de acoplamiento respectiva en un usuario es de coste más favorable y de fácil mantenimiento.

El sistema de automatización mostrado está constituido por varios usuarios, que pueden estar caracterizados al mismo tiempo tanto como emisor como también como receptor, por ejemplo por un ordenador de control 1, por varios accionamientos, en los que solamente se designa el accionamiento 2 por razones de representación clara, por un usuario móvil 61 así como por otros ordenadores 3, 4, 5, que están conectados entre sí por medio de cables de conexión, especialmente cables de Ethernet, o trayectos de radio, de los cuales solamente se designan las comunicaciones 6a, 7a, 7b, 8a, 9a por razones de representación clara, para formar una red de datos conmutable, especialmente Ethernet. Las unidades de acoplamiento típicas para la topología de una Ethernet, en las que solamente están designadas las unidades de acoplamiento 6, 7, 8, 9, 10 y 60 por razones de representación clara, están integradas en esta representación ya en los usuarios respectivos. Las unidades de acoplamiento sirven para la emisión y/o para la recepción y/o para la transmisión de los datos a transmitir.

En el ejemplo de realización mostrado, las dos comunicaciones 7a y 7b entre la unidad de acoplamiento 7 y la unidad de acoplamiento 8 o bien entre la unidad de acoplamiento 7 y la unidad de acoplamiento 60 del usuario móvil 61 están formadas por medio de trayectos de transmisión sin hilos, que presentan una tasa de transmisión más baja que las restantes comunicaciones con transmisión de datos por cable. A tal fin, las unidades de acoplamiento 8 y 60 están equipadas en cada caso con un módulo de radio, la unidad de acoplamiento 7 está equipada con dos módulos de radio, que posibilitan una transmisión dúplex. Para la evitación de una influencia mutua de las señales de radio se utilizan canales de radio diferentes para cada dirección de transmisión y para cada comunicación. De una manera alternativa a las comunicaciones descritas a través de radio se puede utilizar evidentemente luz, especialmente luz infrarroja, sonido u otros tipos de señales para la transmisión de los datos a través de los trayectos de transmisión sin hilos.

El ordenador de control 1 está conectado, por ejemplo, adicionalmente a una red de comunicación interna de las empresas, por ejemplo Intranet 11 y/o a la red de comunicaciones mundial Internet 11. Desde el ordenador de control 1 se emiten datos críticos en tiempo real, por ejemplo, para el control del accionamiento 2 a través de las comunicaciones 6a, 7a, 8a, 9a. Estos datos críticos en tiempo real deben ser procesados exactamente en el instante X por el accionamiento 2, puesto que de lo contrario se producen repercusiones no deseadas, como por ejemplo arranque retardado del accionamiento 2, etc., que perturban el modo de funcionamiento de la instalación de automatización. La transmisión respectiva de los datos críticos en tiempo real se lleva a cabo a través de las unidades de acoplamiento 6, 7, 8, 9 hasta la unidad de acoplamiento 10, que los transmite al receptor del accionamiento 2, por el que son procesados los datos en el instante X. En el estado actual de la técnica, se puede garantizar un tráfico de datos crítico en tiempo real con éxito del tipo mencionado, cuando no tiene lugar, además, en el mismo instante ninguna comunicación discrecional de otro tipo, por ejemplo comunicación de Internet a través del ordenador 5. En este caso de la comunicación de Internet al mismo tiempo a través del ordenador 5, el ordenador 5 solicita, por ejemplo, una página de Internet. Estos datos no críticos en tiempo real son transmitidos a través de las comunicaciones 8a, 7a, 6a por medio de las unidades de acoplamiento 9, 8 y 7 a la unidad de acoplamiento, que transfiere los datos al ordenador 1, que deposita finalmente la consulta correspondiente en Internet 11 y retorna la respuesta a través de las mismas comunicaciones o bien unidades de acoplamiento en la secuencia inversa al ordenador 5. La respuesta utiliza de esta manera el mismo camino que la comunicación crítica en tiempo real. Por lo tanto, se pueden producir situaciones de espera en las unidades de acoplamiento implicadas y los datos críticos en tiempo real no pueden llegar ya en el instante oportuno al accionamiento 2. Por lo tanto, con el estado actual de la técnica no se puede garantizar ya un funcionamiento en tiempo real libre de errores. La aplicación de la invención publicada posibilita, en cambio, en paralelo a la comunicación en tiempo real, una comunicación discrecional no crítica en tiempo real, en la misma red de datos, sin perturbación de la comunicación en tiempo real. Esto se indica a través de la conexión de los ordenadores 3 y 4, en los que no está integrada ninguna unidad de acoplamiento y que están integrados por medio de conexión directa de Ethernet en el sistema de automatización representado. Los ordenadores 3 y 4 no participan en la comunicación en tiempo real, sino solamente en la comunicación espontánea, apta para Internet, no crítica en tiempo real, sin perturbar la comunicación en tiempo real.

La invención se basa en la idea de que la comunicación crítica en tiempo real y la comunicación no crítica en tiempo real se separan una de la otra en redes de datos conmutables de tal forma que la comunicación no en tiempo real no tiene ninguna influencia perturbadora sobre la comunicación crítica en tiempo real. Condición previa para esta separación es, por una parte, que todos los usuarios y unidades de acoplamiento de la red de datos conmutable presenten a través de la sincronización de tiempo entre sí siempre una base de tiempo síncrona común. Esto se garantiza a través de la aplicación permanente del procedimiento para la sincronización de tiempo de acuerdo con el documento DE 100 04 425 A1 también en el funcionamiento en curso de un sistema de comunicación distribuido. La segunda condición previa para la separación es la posibilidad de planificación de la comunicación crítica en tiempo real, lo que se consigue porque la comunicación en tiempo real aparece de forma cíclica en los campos de aplicación contemplados aquí, especialmente de la técnica de accionamiento, es decir, que tiene lugar una transmisión de datos en uno o varios ciclos de transmisión.

En la figura 2 se representa a modo de ejemplo la caracterización de una estructura de principio de un ciclo de transmisión, que está dividido en dos zonas. Un ciclo de transmisión 12 dividido en una primera zona 13, que está prevista para la transmisión de datos críticos en tiempo real, y una segunda zona 14, que está prevista para la transmisión de datos no críticos en tiempo real. La longitud del ciclo de transmisión 12 representado simboliza su duración de tiempo 17, que está de una manera ventajosa de acuerdo con el objeto de aplicación entre un microsegundo y diez segundos. La duración de tiempo 17 de un ciclo de transmisión 12 es variable, pero se fija al menos una vez antes del instante de la transmisión de los datos, por ejemplo a través del ordenador de control 1. La duración de tiempo 17 de un ciclo de transmisión 12 y/o la duración de tiempo de la primera zona 13, que está prevista para la transmisión de datos críticos en tiempo real, se puede modificar en cualquier momento, por ejemplo en instantes fijos, planificados con anterioridad y/o después de un número planificado de ciclos de transmisión, de una manera ventajosa antes del comienzo de un ciclo de transmisión 12, conmutando el ordenador de control 1 por ejemplo a otros ciclos de transmisión planificados, críticos en tiempo real. Además, el ordenador de control 1 puede realizar en cualquier momento en el funcionamiento en curso de un sistema de automatización según las necesidades respectivas nuevas planificaciones de la comunicación en tiempo real, con lo que se puede modificar de la misma manera la duración de tiempo 17 de un ciclo de transmisión 12. La duración de tiempo absoluto 17 de un ciclo de transmisión 12 es una medida de la porción del tiempo, o bien de la anchura de banda de la comunicación no crítica en tiempo real durante un ciclo de transmisión 12, es decir, el tiempo que está disponible para la comunicación no en tiempo real. De esta manera, la comunicación no crítica en tiempo tiene, por ejemplo, en el caso de una duración de tiempo 17 de un ciclo de transmisión 12 de 500 us una anchura de banda del 30%, en el caso de 10 ms una anchura de banda de 97%. En la primera zona 13, que está prevista para la transmisión de datos críticos en tiempo real, antes de la emisión de los telegramas de datos críticos en tiempo real, de los que solamente se representa para mayor claridad el telegrama de datos 16, se reserva una cierta duración de tiempo para la emisión de telegramas de datos para la organización de la transmisión de datos 15. Los telegramas de datos para la organización de la transmisión de datos 15 contienen, por ejemplo, datos para la sincronización de tiempo de los usuarios y de las unidades de acoplamiento de la red de datos y/o datos para el reconocimiento de la topología de la red. Después de que han sido enviados estos telegramas de datos, se envían los telegramas de datos críticos en tiempo real, o bien los telegramas de datos 16. Puesto que la comunicación en tiempo real se puede planificar de antemano a través del funcionamiento cíclico, se conocen para todos los telegramas de datos críticos en tiempo real a transmitir de un ciclo de transmisión 12, o bien los telegramas de datos 16, los instantes de emisión o bien los instantes para la transmisión de los telegramas de datos críticos en tiempo real antes del comienzo de la transmisión de datos, es decir, que la duración de tiempo de la zona 14 para la transmisión de datos no críticos en tiempo real está fijada de forma automática a través de la duración de tiempo de la zona 13 para la transmisión de datos críticos en tiempo real. Una ventaja de esta disposición es que en cada caso solamente se utiliza el tiempo de transmisión necesario para el tráfico de datos críticos en tiempo real y después de su terminación, el tiempo restante está disponible de una manera automática para la comunicación no en tiempo real, por ejemplo para la comunicación de Internet no planificable o bien para otras aplicaciones no críticas en tiempo real. Es especialmente ventajoso que la duración de tiempo de la zona 13 sea determinada para la transmisión de datos críticos en tiempo real en cada caso a través de los datos a transmitir que son específicos de la comunicación, es decir, que la duración de tiempo de las dos zonas se determina para cada comunicación de datos individual a través de la cantidad necesaria en cada caso de los datos críticos en tiempo real a transmitir, con lo que la división de tiempo de la zona 13 y de la zona 14 puede ser diferente para cada comunicación de datos individual para cada ciclo de transmisión 12. Solamente se utiliza en cada caso el tiempo de transmisión necesario para el tráfico de datos crítico en tiempo real y el tiempo restante de un ciclo de transmisión 12 está disponible de una manera automática para la comunicación no crítica en tiempo real, por ejemplo para la comunicación de Internet no planificable o bien para otras aplicaciones no en tiempo real para todos los usuarios de la red de datos conmutable. Puesto que la comunicación en tiempo real está planificada de una manera correspondiente de antemano, de manera que la entrada de los telegramas de datos críticos en tiempo real está planificada en las unidades de acoplamiento correspondientes de tal manera que los telegramas de datos críticos en tiempo real contemplados, por ejemplo los telegramas de datos 16, llegan lo más tarde en el instante de la transmisión o con anterioridad a las unidades de acoplamiento correspondiente, se pueden enviar o bien transmitir los telegramas de datos críticos en tiempo real, o bien los telegramas de datos 16, sin periodo de tiempo intermedio, de tal manera que a través de la emisión o bien de la transmisión estrechamente empaquetada se utiliza de la mejor manera posible la duración de tiempo que está disponible. Pero es evidente que también es posible incorporar, en caso necesario, pausas de emisión entre la transmisión de los telegramas de datos individuales.

La figura 3 muestra el modo de trabajo de principio en una red conmutada. Se muestran, en representación de una red, un usuario 18, por ejemplo un accionamiento, y un usuario 19, por ejemplo un ordenador de control, con unidades de acoplamiento 20, 21 integradas y con otro usuario 36 sin unidad de acoplamiento, que están conectadas entre sí a través de las comunicaciones de datos 32, 33. En este caso, la unidad de acoplamiento 20 está conectada a través del puerto externo 30, la comunicación de datos 32 y el puerto externo 31 con la unidad de acoplamiento 21. Se ha prescindido de la designación de los otros puertos externos representados de las unidades de acoplamiento 20, 21 por razones de representación clara. De la misma manera, se ha prescindido de la representación de otros usuarios con o bien sin unidad de acoplamiento integrada, por razones de una representación clara. Las comunicaciones de datos 34, 35 con otros usuarios a partir de las unidades de acoplamiento 20, 21 representadas solamente están indicadas. Las unidades de acoplamiento 20, 21 poseen en cada caso memorias locales 24, 25, que están conectadas con los usuarios 18, 19 a través de las interfaces internas 22, 23. A través de las interfaces 22, 23, los usuarios 18, 19 intercambian datos con las unidades de acoplamiento 20, 21 correspondientes. Las memorias locales 24, 25 están conectadas dentro de las unidades de acoplamiento 20, 21 a través de las comunicaciones de datos 28, 29 con los mecanismos de control 26, 27. Los mecanismos de control 26, 27 reciben datos o bien transmiten datos a través de las comunicaciones de datos internas 28, 29 desde o bien hacia las memorias locales 24, 25 o a través de uno o varios de los puertos externos, por ejemplo el puerto 30 o el puerto 31. A través de la aplicación del procedimiento de la sincronización de tiempo, las unidades de acoplamiento 20, 21 tienen siempre una base de tiempo síncrona común. Si el usuario 21 tiene datos críticos en tiempo real, entonces éstos son recogidos en el instante previamente planificado durante la zona para la comunicación crítica en tiempo real a través de la interfaz 23, las memoriza locales 25 y la comunicación 29 desde el mecanismo de control 27 y son enviados desde allí a través del puerto externo previsto, por ejemplo el puerto 31, hacia la unidad de acoplamiento 20. Si el usuario 36 emite en el mismo instante, es decir, durante la comunicación crítica en tiempo real, datos no críticos en tiempo real, por ejemplo para una consulta de Internet, a través de la comunicación de datos 33, entonces éstos son recibidos por el mecanismo de control 27 a través del puerto externo 37 y son transmitidos a través de la comunicación interna 29 a la memoria local 25 y son memorizados temporalmente allí. Desde allí son recogidos de nuevo ya en la zona para la comunicación no crítica en tiempo real y son transmitidos al receptor, es decir, que son desplazados en la segunda zona del ciclo de transmisión, que está reservada para la comunicación espontánea no crítica en tiempo real, con lo que se excluyen las interferencias de la comunicación en tiempo real. Para el caso de que no se puedan transmitir todos los datos no críticos en tiempo real memorizados temporalmente durante la zona de un ciclo de transmisión, que está prevista para la transmisión de datos no críticos en tiempo real, se memorizan temporalmente en la memoria local 25 de la unidad de acoplamiento 21 hasta que se puedan transmitir durante una zona de un ciclo de transmisión posterior, que está prevista para la transmisión de los datos no críticos en tiempo real, con lo que se excluyen en cualquier caso las interferencias de la comunicación en tiempo real.

Los telegramas de datos críticos en tiempo real, que entran a través de la comunicación de datos 32 sobre el puerto externo 30 en el mecanismo de control 26 de la unidad de acoplamiento 20, son transmitidos directamente a través de los puertos externos correspondientes. Esto es posible, puesto que la comunicación en tiempo real está planificada de antemano y, por lo tanto, se conocen para todos los telegramas de datos críticos en tiempo real a transmisión el instante de la emisión y el instante de la recepción, todas las unidades de acoplamiento implicadas en cada caso para la transmisión y todos los receptores de los telegramas de datos críticos en tiempo real, es decir, que por ejemplo en el mecanismo de control 26 de la unidad de acoplamiento 20 está anotado que los telegramas de datos críticos en tiempo real que llegan en el instante X deben ser transmitidos a través del puerto externo 38 a la siguiente unidad de acoplamiento. A través de la planificación realizada con anterioridad de la comunicación en tiempo real se asegura también que no se produzcan colisiones de datos, por ejemplo en la comunicación de datos 34 a partir del puerto 38. Lo mismo se aplica naturalmente para todas las otras comunicaciones de datos o bien puertos durante la comunicación en tiempo real. Los instantes de la transmisión de todos los paquetes de datos críticos en tiempo real desde las unidades de acoplamiento implicadas en cada caso se pueden planificar de la misma manera de antemano y, por lo tanto, se pueden fijar de una manera unívoca. Por lo tanto, la llegada de los telegramas de datos críticos en tiempo real por ejemplo en el mecanismo de control 26 de la unidad de acoplamiento 20 está planificada de tal forma que los telegramas de datos críticos en tiempo real contemplados llegan lo más tarde en el instante de la transmisión o con anterioridad al mecanismo de control 26 de la unidad de acoplamiento 20. De esta manera, se elimina el problema de las inexactitudes de tiempo, que se ponen de manifiesto especialmente en las cadenas de transmisión largas. Los datos que están destinados, por ejemplo, para el usuario 18 y que han sido memorizados temporalmente en la memoria local 24 de la unidad de acoplamiento 20, son recogidos por esta memoria en el instante dado, los datos críticos en tiempo real son recogidos en los instantes establecidos con anterioridad y los datos no críticos en tiempo son recogidos durante la zona prevista para ello.

Por lo tanto, como se ha indicado anteriormente, es posible un funcionamiento simultáneo de una comunicación crítica en tiempo real y una comunicación no crítica en tiempo real en la misma de datos conmutable, así como una conexión opcional de usuarios adicionales en la red de datos conmutable, sin ejercer ninguna influencia perturbadora sobre la comunicación en tiempo real propiamente dicha.

La figura 4 muestra una representación esquemática de las interfaces entre un usuario local y una unidad de acoplamiento. La unidad de acoplamiento 40 está integrada, de acuerdo con la invención publicada, en el usuario 39, por ejemplo un ordenador de control 1 de un sistema de automatización. El usuario 39 participa tanto en la comunicación crítica en tiempo real como también en la comunicación no crítica en tiempo real, por lo que las aplicaciones 48 críticas en tiempo real, por ejemplo para el control de accionamientos de un sistema de automatización, y las aplicaciones 49 no críticas en tiempo real, por ejemplo el navegador para la comunicación espontánea en Internet o los programas de procesamiento de textos, están instaladas en el usuario 39. Por razones de claridad, solamente se representan las comunicaciones lógicas y no las comunicaciones físicas, especialmente las comunicaciones de datos. La comunicación entre el usuario 39 y la unidad de acoplamiento integrada 40 se lleva a cabo a través de la memoria local 41, en la que se memorizan temporalmente los datos correspondientes, que son emitidos por el usuario 39 o bien que están destinados para el usuario 39. A la memoria local 41 debe poder acceder tanto el usuario 39 como también la unidad de acoplamiento 40, careciendo de importancia en este caso el lugar físico de la memoria local 41, que es, en el ejemplo de realización mostrado, por ejemplo una parte de la unidad de acoplamiento 40. Para garantizar la separación entre la comunicación crítica en tiempo real y la comunicación no crítica en tiempo real y, por lo tanto, una comunicación en tiempo real sin interferencias, son necesarios dos accesos separados al usuario 39, estando previsto un acceso para el intercambio de datos críticos en tiempo real y el otro acceso para el intercambio de datos no críticos en tiempo real. La comunicación física se lleva a cabo, por lo tanto, a través de dos interfaces lógicas separadas 42 y 43, entre la red de datos, no representada por razones de claridad, y la unidad de acoplamiento 40, y los canales de comunicación 46 y 47 separados lógicamente entre la memoria 41, por lo tanto, la unidad de acoplamiento 40, y el usuario 39. La interfaz 42 y el canal de comunicación 46 caracterizan en este caso a los canales de comunicación para la comunicación crítica en tiempo real, la interfaz 43 y el canal de comunicación 47 caracterizan los canales de comunicación para la comunicación no crítica en tiempo real. Las dos interfaces 42 y 43 representadas y separadas lógicamente una de la otra y los canales de comunicación 46 y 47 respectivos son, vistos físicamente, sin embargo, en cada caso el mismo canal de comunicación, que se utiliza para la transmisión de los datos respectivos en ambas direcciones. En particular, la señalización separada de qué tipo de datos están presentes y pueden ser recogidos se lleva a cabo a través de los dos canales de comunicación 46 y 47 separados lógicamente entre sí, donde a través del canal de comunicación 46 se señaliza la preparación de datos críticos en tiempo real para las aplicaciones 48 críticas en tiempo real y a través del canal de comunicación 47 se lleva a cabo la preparación de datos no críticos en tiempo real para las aplicaciones 49 no críticas en tiempo real. De esta manera, el circuito de excitación 44 y las aplicaciones 48 críticas en tiempo real con procesadas con una prioridad más elevada que el circuito de excitación 45 y las aplicaciones 49 no críticas en tiempo real. De esta manera se puede garantizar también en el usuario 39 el procesamiento apto en tiempo real de los datos críticos en tiempo real. La separación de la comunicación crítica en tiempo real y de la comunicación no crítica en tiempo real, que es necesaria para garantizar la comunicación en tiempo real, tiene, además, la ventaja de que los programas existentes para la comunicación no crítica en tiempo real, especialmente los circuitos de excitación existentes, se pueden utilizar sin limitación, con lo que, por una parte, no son necesarios nuevos desarrollos caros y, por otra parte, la evolución siguiente de la comunicación estándar no crítica en tiempo real no tiene ninguna influencia sobre la comunicación en tiempo real propiamente dicha y, por lo tanto, se puede incorporar sin limitación en la invención publicada.

La figura 5 muestra un circuito electrónico 101, que sirve como interfaz de comunicación entre una conexión de comunicación 112 con una unidad de acoplamiento 102 y una conexión de comunicación 116 con una unidad de acoplamiento 103. A continuación, el circuito electrónico de una unidad de acoplamiento, la interfaz de comunicación realizada de esta manera y la unidad de acoplamiento con frecuencia de acuerdo con su función se designan como nodo de acoplamiento.

El nodo de acoplamiento 101 tiene los dos puertos de comunicación Puerto B y Puerto C.

Al Puerto B está asociada una lista de recepción 105. La lista de recepción 105 determina los telegramas de datos que deben ser recibidos desde otros diferentes nodos del sistema de comunicación en diferentes instantes en el Puerto B. El tipo, el instante y el destinatario de los telegramas de datos están determinados, por lo tanto, de antemano; solamente se modifican los datos útiles transportados en cada caso con los telegramas de datos.

Al Puerto B está asociada, además, una memoria de recepción 104. La memoria de recepción sirve como memoria para la recepción completa de al menos un telegrama de datos. A tal fin, la memoria de recepción 104 tiene un tamaño, que es al menos suficiente para el alojamiento de un telegrama de datos individual de longitud máxima.

El Puerto C tiene una lista de emisión 106, que determina en el sistema determinista de comunicación en qué instantes qué telegramas de datos deben emitirse a qué receptores desde el nodo de acoplamiento 101 a su Puerto C. Al Puerto C está asociada una memoria de emisión 107, que sirve para la memorización temporal de un telegrama de datos a emitir. De una manera similar a la memoria de recepción 104, también la memoria de emisión 107 debe tener un tamaño, que es al menos suficiente para el alojamiento de un telegrama de datos de una longitud máxima predeterminada del telegrama.

Entre la memoria de recepción 104 y la memoria de emisión 107 se encuentra una memoria intermedia 108. La memoria intermedia 108 sirve para la memorización intermedia de telegramas de datos recibidos completamente. Tanto la memoria de recepción 104 como también la memoria de emisión 107 pueden acceder a la memoria intermedia 108, siendo controlados los accesos correspondientes a través de un control de acceso 109, un llamado
árbitro.

Tan pronto como un telegrama de datos está presente completamente en la memoria de recepción 104, se formula una consulta al control de Acceso 109, para copiar el telegrama de datos, que está presente completamente en la memoria de recepción, en la memoria intermedia 108. La memoria intermedia 108 está dividida en diferentes zonas de memoria, por ejemplo por líneas. Las zonas individuales de la memoria son identificadas por medio de un puntero de escritura 136 así como por un puntero de lectura 137.

La memorización del telegrama de datos recibido totalmente en la memoria de recepción 104 se lleva a cabo entonces en la zona de la memoria intermedia 108, que está identificada a través de la posición actual del puntero de escritura 136. La posición del puntero de escritura 136 se incrementa después de la operación de escritura en la zona de la memoria correspondiente, de manera que el puntero de escritura 136 apunta entonces sobre la zona de la memoria libre siguiente.

Tan pronto como el puntero de lectura 137 apunta sobre la zona de la memoria de este telegrama de datos previamente memorizado, se desplaza éste desde la memoria intermedia 108 a la memoria de emisión 107, para ser emitido desde allí de acuerdo con la lista de emisión 106. Después de la transferencia del telegrama de datos respectivo desde la memoria intermedia 108 a la memoria de emisión 107 se incrementa la posición del puntero de lectura 137 de acuerdo con la lista de emisión 106 a procesar.

De acuerdo con una forma de realización alternativa, la lista de emisión 106 contiene para cada elemento a emitir una dirección de la memoria intermedia 108, desde la que se puede llamar el telegrama de datos a emitir. De una manera correspondiente, en esta forma de realización alternativa, también la estructura de control de la lista de recepción puede contener para cada elemento a recibir una dirección de la memoria intermedia 108, en la que debe memorizarse temporalmente un telegrama de datos correspondiente recibido totalmente.

El nodo de acoplamiento 101 está conectado con el nodo 102 a través de una conexión de comunicación 112. En la conexión de comunicación 112 se trata de una comunicación de bajo rendimiento con un volumen de datos relativamente reducido y con un ciclo de transmisión 113 relativamente largo, que se designa también como cuadro o "Frame", con transmisión de datos sin hilos, por ejemplo a través de radio.

La conexión de comunicación 112 conecta el Puerto C con el Puerto D del nodo 102. Al puerto D están asociadas una lista de emisión 114 y una lista de recepción 115, que especifican de nuevo la transmisión determinista de telegramas de datos a través del sistema de comunicación, es decir, a través de la conexión de comunicación 112.

De una manera correspondiente, el Puerto B del nodo de acoplamiento 101 está conectado con un Puerto A del nodo 103 a través de una conexión de comunicación 116, tratándose en la conexión de comunicación 116 de una conexión de alto rendimiento con un volumen de datos relativamente alto y con un ciclo de transmisión 117 relativamente corto con transmisión de datos por cable, por ejemplo de acuerdo con Fast Ethernet.

En el Puerto A del nodo 103 están presentes de nuevo una lista de emisión 118 y una lista de recepción 119 para la transmisión determinista de telegramas de datos desde o bien hacia el nodo 103.

La comunicación a través de las conexiones de comunicaciones 112 y 116 se desarrolla en los ciclos de transmisión repetidos de forma cíclica, que pueden estar divididos, por su parte, en divisiones de tiempo. Durante un ciclo de transmisión 113 o bien 117 se procesan las listas de recepción y las listas de emisión correspondientes, estando asociados diferentes telegramas de datos a las divisiones de tiempo respectivas en un ciclo de transmisión.

En el ejemplo considerado de la figura 5 se muestran cuatro ciclos de transmisión 117 consecutivos, en los que se transmiten en cada caso uno o varios telegramas de datos. Para mayor claridad, en la figura 5 se muestra para cada ciclo de transmisión 117 solamente un telegrama de datos 120, 121, 122 y 123, respectivamente.

En virtud del procedimiento "Store-and-Forward" que se emplea en el nodo de acoplamiento 101, las conexiones de comunicaciones 112 y 116 no necesitan ser sincronizadas entre sí, es decir, que el comienzo de los ciclos de transmisión 113 y 117 puede presentar un desplazamiento de las fases. De la misma manera, la longitud de los ciclos de transmisión 113 y 117 se puede seleccionar de una manera opcional, es decir, que no existe ninguna limitación sobre una longitud igual o un múltiplo de número entero. No obstante, la longitud máxima del telegrama en el sistema de comunicación determinista debe estar definida de tal forma que se puede transmitir un telegrama de datos correspondiente en cualquier caso dentro de un ciclo de transmisión 113 ó 117, para garantizar la consistencia de los datos, especialmente de datos en tiempo real.

En un segundo caso de aplicación, desde el nodo 102 de acuerdo con su lista de emisión 114 se emite un telegrama de datos 124 en el ciclo de transmisión 113 a través de la conexión de comunicación 112 desde su Puerto D al Puerto C del nodo de acoplamiento 101. El telegrama de datos 124 es recibido desde el Puerto C del nodo de acoplamiento 101 de acuerdo con su lista de recepción 133 y es memorizado temporalmente en la memoria de recepción 134.

El nodo de acoplamiento 101 emite entonces, de acuerdo con su lista de emisión 131, desde su Puerto B en los siguientes ciclos de transmisión 117 los telegramas de datos 125, 126, 127 y 128. Esto se puede realizar porque en los telegramas de datos 125 a 128 se trata en cada caso de una copia del telegrama de datos 124. De esta manera, se cumplen las exigencias de la lista de recepción 119, que espera un telegrama de datos en cada división de datos del ciclo de transmisión 117.

Una posibilidad alternativa es la memorización de un telegrama de sustitución en la memoria 110, que no lleva información útil. En este caso, solamente uno de los telegramas de datos 125 a 128 es un copia del telegrama de datos 124, por ejemplo el telegrama de datos 125, mientras que los otros telegramas de datos 126 a 128 son en cada caso copias del telegrama de sustitución de la memoria 110. Este proceso se puede llevar a cabo, por ejemplo, a través del control 132.

Por lo tanto, en general, con una emisión n veces de un telegrama de datos desde el nodo 103, por ejemplo de una emisión cuatro veces, este telegrama de datos es enviado m veces desde el nodo 101 al nodo 2, siendo m < n, de una manera preferida siendo m = 1, como en el ejemplo contemplado.

Por otra parte, en el caso de una emisión n veces de un telegrama de datos a través de la conexión de comunicación de bajo rendimiento 112 o bien se repite este telegrama de datos m veces, es decir, que en el ejemplo contemplado se lleva a cabo una reproducción cuatro veces en una emisión de una sola vez, o el telegrama de datos emitido solamente es enviado una sola vez y se lleva a cabo una emisión adicional de m-1 telegramas de sustitución.

El nodo de acoplamiento 101 tiene, además, un campo de acoplamiento 129 a través del cual se pueden establecer en el nodo de acoplamiento 101 conexiones de comunicaciones entre los Puertos B y C así como, en caso necesario, entre otros puertos del nodo de acoplamiento 101 no mostrados en la figura 5.

El nodo de acoplamiento 101 puede ser también él mismo un componente integral de un componente de automatización.

La figura 6 muestra un diagrama de flujo correspondiente para la recepción de un telegrama de datos en un puerto del nodo de acoplamiento. En la etapa 160 se activa la lista de recepción del Puerto respectivo para el siguiente ciclo de transmisión respectivo. En la etapa 161 se lleva a cabo una recepción completa de un telegrama de datos a través de la conexión de comunicación de acuerdo con la lista de recepción. Este telegrama de datos es memorizada temporalmente durante corto espacio de tiempo en la memoria de recepción.

En la etapa 162 se lleva a cabo una consulta al control de acceso para el acceso a la memoria intermedia. Después de que el control de acceso ha emitido una señal correspondiente, se memoriza en la etapa 163 el telegrama de datos respectivo en la memoria intermedia en una zona de la memoria con la dirección i. La dirección i es identificada en este caso a través de un puntero de escritura de la memoria intermedia.

Esta dirección i es incrementada en la etapa 164, de manera que el puntero de escritura apunta sobre la zona libre siguiente de la memoria intermedia. En este caso se puede producir un llamado "Roll-Over".

Cuando la lista de recepción es procesada con la recepción de este telegrama de datos para este ciclo de transmisión, el control de ejecución retorna a la etapa 160, para activar la lista de recepción para el siguiente ciclo de transmisión. En el caso opuesto, el control de ejecución retorna desde la etapa de decisión 165 a la etapa 161, para recibir telegramas de datos siguientes de acuerdo con la misma lista de recepción en el ciclo de transmisión actual.

La figura 7 muestra la situación correspondiente para la emisión desde otro puerto del nodo de acoplamiento. En primer lugar, en la etapa 170 se activa la lista de emisión correspondiente para el siguiente ciclo de transmisión. En la etapa 171 se lleva a cabo una consulta al control de acceso para el acceso a la memoria intermedia, para transferir el siguiente telegrama de datos a emitir a la memoria de emisión y para enviarlo desde allí. La zona respectiva de la memoria de la dirección j de la memoria intermedia es identificada en este caso a través de un puntero de lectura de la memoria intermedia. Después de que el control de acceso ha dejado libre, a través de una señal correspondiente, el acceso a la zona de la memoria con la dirección j de la memoria intermedia, se incrementa el puntero de lectura en la etapa 172 en un valor absoluto k y se transfiere el telegrama de datos en la etapa 173 a la memoria de emisión.

El valor absoluto k, en la medida del cual se incrementa el puntero de lectura, se define en este caso a través de la lista de emisión. El control de acceso asegura en este caso que el puntero de lectura no adelante al puntero de escritura y a la inversa.

Desde la etapa 174 siguiente se lleva a cabo entonces una derivación de retorno a la etapa 170, cuando con la emisión del telegrama de datos se ha procesado ya la lista de emisión para el ciclo de transmisión actual. Si el caso es el contrario, entonces se lleva a cabo una derivación hacia la etapa 171, para emitir todavía otros telegramas de datos de acuerdo con la lista de emisión en el ciclo de transmisión actual.

En resumen, la invención se refiere a un sistema y a un procedimiento, que posibilita tanto una comunicación crítica en tiempo real como también una comunicación no crítica en tiempo real en una red de datos conmutable heterogénea, que está constituida por usuarios y unidades de acoplamiento, por ejemplo de otro sistema de automatización distribuido a través de un funcionamiento cíclico. En un llamado ciclo de transmisión (12) existe para todos los usuarios y unidades de acoplamiento de la red de datos conmutable en cada caso al menos una zona (13) para la transmisión de datos críticos en tiempo real y al menos una zona (14) para la transmisión de datos no críticos en tiempo real, con lo que se separa la comunicación crítica en tiempo real de la comunicación no crítica en tiempo real. Puesto que todos los usuarios y unidades de acoplamiento están sincronizados siempre a una base de datos común, las zonas respectivas para la transmisión de datos para todos los usuarios y unidades de acoplamiento tienen lugar en cada caso en el mismo instante, es decir, que la comunicación crítica en tiempo real tiene lugar en el tiempo de una manera independiente de la comunicación no crítica en tiempo real y, por lo tanto, no está influenciada por ésta. La comunicación crítica en tiempo real se planifica de antemano. La alimentación de los telegramas de datos en el emisor originario así como su transmisión por medio de las unidades de acoplamiento implicadas se llevan a cabo sobre la base de tiempo. A través de la memorización intermedia en las unidades de acoplamiento respectivas se consigue que la comunicación no crítica en tiempo real apta para Internet, espontánea, que aparece en un instante discrecional, se desplaza a la zona de transmisión (14), prevista para la comunicación no en tiempo real, de un ciclo de transmisión (12) y se transmite también solamente allí.

Claims (64)

1. Procedimiento para la transmisión de datos a través de redes de datos conmutables, especialmente Ethernet en el campo de las instalaciones industriales, en el que se transmiten datos críticos en tiempo real y no críticos en tiempo real, en el que los datos se transmiten en al menos un ciclo de transmisión (12) con duración de tiempo regulable (17), cada ciclo de transmisión (12) está dividido en al menos una primera zona (13) para la transmisión de datos críticos en tiempo real para el control en tiempo real y al menos una segunda zona (14) para la transmisión de datos no críticos en tiempo real, en el que una unidad de acoplamiento, que está prevista para la conexión de un primer trayecto de transmisión con transmisión de datos sin hilos y de un segundo trayecto de transmisión con transmisión de datos por cable, lleva a cabo para el establecimiento de una interfaz de comunicación entre unas primera conexión de comunicación sobre el primer trayecto de transmisión con un primer ciclo de transmisión de una primera longitud y una segunda conexión de comunicación sobre el segundo trayecto de transmisión con un segundo ciclo de transmisión de una segunda longitud, donde la primera y la segunda conexión de comunicación presentan una propiedad de equidistancia con un intercambio de datos que se lleva a cabo de forma cíclica en ciclos de comunicación equidistantes, las siguientes etapas:

-

recepción completa de un telegrama de datos de acuerdo con una lista de recepción asociada al primer ciclo de transmisión,

-

memorización intermedia del telegrama de datos recibido completo,

-

emisión del telegrama de datos de acuerdo con una lista de emisión que está asociada al segundo ciclo de transmisión.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque a cada usuario se asocia una unidad de acoplamiento, a través de la cual se emiten y/o se reciben y/o se transmiten los datos a transmitir.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en el primer ciclo de transmisión se depositan telegramas de datos en zonas consecutivas de la memoria intermedia.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que los telegramas de datos a emitir en el segundo ciclo de transmisión son leídos desde la memoria intermedia, siendo separadas las zonas respectivas de la memoria unas de otras a través de un offset.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que a través de un control de acceso se impide que durante una unidad de tiempo lógica se lleve a cabo un acceso a la misma zona de la memoria para la memorización intermedia de un telegrama de datos recibido completamente y su emisión.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera conexión de comunicación y la segunda conexión de comunicación presentan diferentes tasas de transmisión y/o el primero y el segundo ciclo de transmisión son asíncronos y/o la primera y la segunda longitud son iguales o diferentes.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que se recibe un telegrama de datos desde un primer usuario de la primera conexión de comunicación dentro del primer ciclo de transmisión y se emite el telegrama de datos m veces dentro de m ciclos de transmisión consecutivos a un segundo usuario de la segunda conexión de comunicación.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el telegrama de datos solamente se emite una vez en el segundo ciclo de transmisión y se emite un telegrama de datos de sustitución m-l veces en el segundo ciclo de transmisión siguiente.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que se transmiten datos en tiempo real en el telegrama de datos.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que como primera y segunda conexión de comunicaciones se utilizan en cada caso Ethernet industrial, especialmente Realtime Ethernet isócrona o Realtime Fast Ethernet.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que varios puertos de entrada y/o de salida, a los que está asociada en cada caso una lista de recepción y/o una lista de emisión, se acoplan a través de un campo de acoplamiento.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que se utilizan primeros y segundos ciclos de transmisión de fases iguales.

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13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque todos los usuarios y unidades de acoplamiento de la red de datos conmutable presentan siempre a través de la sincronización de tiempo entre sí una base de tiempo síncrona común.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque todos los datos no críticos en tiempo real, que deben ser transmitidos durante la zona (13) del ciclo de transmisión (12), que está prevista para la comunicación crítica en tiempo real, son memorizados temporalmente por la unidad de acoplamiento respectiva y son transmitidos durante la zona (14), prevista para la comunicación no crítica en tiempo real, de este ciclo de transmisión o de un ciclo de transmisión siguiente.

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque todos los datos no críticos en tiempo real, que no pueden ser transmitidos durante la zona (14) de un ciclo de transmisión (12), que está prevista para la transmisión de los datos no en tiempo real, son memorizados temporalmente por la unidad de acoplamiento respectiva y son transmitidos durante la zona (14), que está prevista para la transmisión de datos no críticos en tiempo real, de un ciclo de transmisión posterior.

16. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la duración de tiempo de la zona (14) para la transmisión de datos no críticos en tiempo real dentro de un ciclo de transmisión se establece de forma automática a través de la duración de tiempo de la zona (13) para la transmisión de los datos críticos en tiempo real.

17. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la duración de tiempo de la zona (13) para la transmisión de datos críticos en tiempo real se determina dentro de un ciclo de transmisión (12) en cada caso a través de los datos a transmitir específicos de la comunicación.

18. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la duración de tiempo de un ciclo de transmisión (12) se establece al menos una vez antes de la realización respectiva de la transmisión de los datos.

19. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se puede modificar la duración de tiempo (17) de un ciclo de transmisión (12) y/o la duración de tiempo de la zona (13) para la transmisión de datos críticos en tiempo real de un ciclo de transmisión (12).

20. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utiliza un ciclo de transmisión (12) con una duración de tiempo (17) entre 1 microsegundo y 10 segundos.

21. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se pueden realizar nuevas planificaciones de la comunicación en tiempo real en cualquier momento en el funcionamiento en curso de un sistema de automatización.

22. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se puede modificar la duración de tempo (17) de un ciclo de transmisión (12) a través de nueva planificación de la comunicación en tiempo real.

23. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una parte de la zona (13) del ciclo de transmisión (12), que está prevista para la transmisión de los datos críticos en tiempo real, está prevista para la transmisión de datos para la organización de la transmisión de los datos (15).

24. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los datos para la organización de la transmisión de datos (15) se transmiten al comienzo de la zona (13) para la transmisión de datos críticos en tiempo real del ciclo de transmisión (12).

25. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los datos para la organización de la transmisión de datos (15) contienen datos para la sincronización de tiempo de los usuarios y de las unidades de acoplamiento de la red de datos y/o de los datos para el reconocimiento de la topología de la red.

26. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para todos los telegramas de datos críticos en tiempo real que deben transmitirse están anotados un instante de emisión y un instante de recepción en el emisor y/o en el receptor antes del comienzo de la realización respectiva de la transmisión de los datos.

27. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para todos los telegramas de datos críticos en tiempo real a transmitir en todas las unidades de acoplamiento implicadas en cada caso están anotados todos los instantes para la transmisión de los telegramas de datos críticos en tiempo real así como los trayectos de comunicación correspondientes, respectivamente, a través de los cuales se transmiten los telegramas de datos críticos en tiempo real, antes del comienzo de la realización respectiva de la transmisión de los
datos.

28. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada telegrama de datos crítico en tiempo real llega lo más tarde en el instante de la transmisión o con anterioridad a la unidad de acoplamiento correspondiente.

29. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los telegramas de datos críticos en tiempo real son emitidos o bien transmitidos directamente, sin espacio de tiempo intermedio.

30. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los trayectos de comunicación de una red de datos conmutable, que están prohibidos para la comunicación no crítica en tiempo real, son utilizados en la comunicación crítica en tiempo real.

31. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un usuario de una red de datos conmutable puede realizar una comunicación crítica en tiempo real y/o una comunicación no crítica en tiempo real, especialmente comunicación de Internet, en paralelo en la misma red de datos conmutable, donde la comunicación no en tiempo real que tiene lugar no influye en la comunicación crítica en tiempo real que tiene lugar en paralelo.

32. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un usuario discrecional, especialmente, un usuario con la capacidad para la comunicación abierta, apta para Internet, se puede añadir con o sin unidad de acoplamiento asociada, a una red de datos conmutable.

33. Sistema para la transmisión de datos a través de redes de datos conmutables, especialmente Ethernet en el campo de las instalaciones industriales, con al menos un dispositivo de procesamiento de datos que se puede acoplar con una red de datos conmutable, a través del cual se pueden transmitir datos críticos en tiempo real y no críticos en tiempo real, donde el sistema presenta medios para la transmisión de datos en al menos un ciclo de transmisión (12) con duración de tiempo (17) regulable, cada ciclo de transmisión (12) está dividido en al menos una primera zona (13) para la transmisión de datos críticos en tiempo real para el control en tiempo real y al menos una segunda zona (14) para la transmisión de datos no críticos en tiempo real, en el que el sistema presenta una unidad de acoplamiento con un circuito electrónico para la interfaz de comunicación en escala, en el que la unidad de acoplamiento está prevista para la conexión de un primer trayecto de transmisión con transmisión de datos sin hilos y de un segundo trayecto de transmisión con transmisión de datos por cable, en el que la interfaz de comunicación está formada entre una primera conexión de comunicación (116) sobre el primer trayecto de transmisión con un primer ciclo de transmisión (117) de una primera longitud y una segunda conexión de comunicación (112) sobre el segundo trayecto de transmisión con un segundo ciclo de transmisión (113) de una segunda longitud, con una lista de emisión (105, 115, 119, 133) para el primer ciclo de la transmisión y con una lista de emisión (106, 114, 18, 131) para el segundo ciclo de la transmisión, en el que un telegrama de datos (120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128), recibido de acuerdo con la lista de recepción está asociado a un elemento de la lista de emisión, y con un tampón de recepción (104, 134), un tampón de emisión (107, 130) y una memoria intermedia (108) para telegramas de datos recibidos completamente de acuerdo con la lista de recepción y para telegramas de datos a emitir de acuerdo con la lista de emisión, en el que tanto el tampón de recepción como también el tampón de emisión se pueden conectar con la memoria intermedia y en el que la primera conexión de comunicación y la segunda conexión de comunicación presentan una propiedad de equidistancia.

34. Sistema de acuerdo con la reivindicación 33, caracterizado porque en el sistema, a cada usuario está asociada una unidad de acoplamiento, que está prevista para la recepción y/o para la transmisión de los datos a transmitir.

35. Sistema de acuerdo con la reivindicación 33 ó 34 con un control de acceso (109, 132) en el circuito electrónico para el control de accesos del tampón de emisión y del tampón de recepción a la memoria intermedia.

36. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 33 a 35, en el que los telegramas de datos recibidos en el primer ciclo de transmisión se depositan en zonas de memoria consecutivas de la memoria intermedia y con un puntero de recepción (136) sobre la zona de la memoria libre siguiente respectiva para la memorización temporal de un telegrama de datos recibido completamente.

37. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 36, en el que la primera y la segunda conexión de comunicación tienen diferentes tasas de transmisión y son asíncronas.

38. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 37, en el que los primeros y los segundos ciclos de transmisión son síncronos y las primeras y las segundas longitudes son iguales o son un múltiplo de número entero de ellas.

39. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 38, en el que la lista de emisión está configurada para la emisión m veces de un telegrama de datos dentro de m ciclos de transmisión consecutivos, después de que el telegrama de datos ha sido recibido n veces dentro del primer ciclo de transmisión de acuerdo con la lista de recepción.

40. Sistema de acuerdo con la reivindicación 39, en el que el telegrama de datos se emite solamente una vez de acuerdo con la lista de emisión y porque adicionalmente se emiten una pluralidad de m-a telegramas de datos de sustitución de acuerdo con la lista de emisión en el segundo ciclo de transmisión.

41. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 40, en el que la primera y/o la segunda conexión de comunicación son bidireccionales y a cada una de las conexiones de comunicaciones bidireccionales están asociadas en cada caso una lista de emisión y una lista de recepción.

42. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 41, en el que en el telegrama de datos se trata de datos en tiempo real.

43. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 42 con varios puertos de entrada y/o de salida en el circuito electrónico, a los que está asociada en cada caso una lista de recepción y/o una lista de emisión y con un campo de acoplamiento (129) para el acoplamiento de uno de los puertos con uno o varios de los otros puertos.

44. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 43, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio, que alimenta a todos los usuarios y unidades de acoplamiento de la red de datos conmutable a través de la sincronización de tiempo entre sí siempre con una base de tiempo síncrona común.

45. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 44, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio, que se ocupa de que todos los datos no críticos en tiempo real, que deben ser transmitidos durante la zona (13), de un ciclo de transmisión (12), que está prevista para la comunicación critica en tiempo real, son memorizados temporalmente por la unidad de acoplamiento respectiva y se transmiten durante la zona (14) prevista para la comunicación no en tiempo real de este ciclo de transmisión o de un ciclo de transmisión
siguiente.

46. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 45, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio, que se ocupa de que todos los datos no críticos en tiempo real, que no pueden ser transmitidos durante la zona (14) de un ciclo de transmisión (12), que está prevista para la comunicación no critica en tiempo real, son memorizados temporalmente por la unidad de acoplamiento respectiva y se transmiten durante la zona (14) prevista para la comunicación no en tiempo real de un ciclo de transmisión posterior.

47. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 46, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio que establece las duración de tiempo de la zona (14) para la transmisión de datos no críticos en tiempo real dentro de un ciclo de transmisión (12) de una manera automática a través de la duración de tiempo de la zona (13) para la transmisión de datos críticos en tiempo real.

48. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 47, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio que establece la duración de tiempo de la zona (13) para la transmisión de datos críticos en tiempo real dentro de un ciclo de transmisión (12) en cada caso a través de los datos a transmitir que son específicos de la comunicación.

49. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 48, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio, que establece la duración de tiempo (17) de un ciclo de transmisión (12) al menos una vez antes de la realización respectiva de la transmisión de los datos.

50. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 49, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio, que modifica la duración de tiempo (17) de un ciclo de transmisión (12) y/o la duración de tiempo de la zona (13) para la transmisión de datos críticos en tiempo real de un ciclo de transmisión (12).

51. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 50, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio, que lleva a cabo nuevas planificaciones de la comunicación en tiempo real al menos en el funcionamiento en curso de un sistema de automatización.

52. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 51, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio que modifica la duración de tiempo (17) de un ciclo de transmisión (12) a través de nueva planificación de la comunicación en tiempo real.

53. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 52, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio que prevé una parte de la zona (13) del ciclo de transmisión (12), que está prevista para la transmisión de los datos críticos en tiempo real, para la transmisión de datos para la organización de la transmisión de los datos (15).

54. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 53, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio que transmite los datos para la organización de la transmisión de datos (15) al comienzo de la zona (13) para la transmisión de los datos críticos en tiempo real del ciclo de transmisión (12).

55. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 54, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio que anota para todos los telegramas de datos críticos en tiempo real a transmitir, un instante de emisión y un instante de recepción durante la emisión y/o la recepción antes del comienzo de la realización respectiva de la transmisión de datos.

56. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 55, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio que anota para todos los telegramas de datos críticos en tiempo real a transmitir en todas las unidades de acoplamiento implicadas en cada caso todos los instantes para la transmisión de los telegramas de datos críticos en tiempo real así como los trayectos de comunicación correspondientes, respectivamente, a través de los cuales se transmiten los telegramas de datos críticos en tiempo real, antes del comienzo de la realización respectiva de la transmisión de datos.

57. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 56, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio que se ocupa de que cada telegrama de datos crítico en tiempo real llegue lo más tarde en el instante de la transmisión o antes a la unidad de acoplamiento correspondiente.

58. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 57, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio que emite o bien transmite los telegramas de datos críticos en tiempo real directamente, sin espacio de tiempo intermedio.

59. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 58, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio que se ocupa de que los trayectos de la comunicación de una red de datos conmutable, que no pueden ser utilizados para la comunicación no crítica en tiempo real, sean utilizados en la comunicación crítica en tiempo real.

60. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 59, caracterizado porque una unidad de acoplamiento está integrada en un usuario.

61. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 60, caracterizado porque una unidad de acoplamiento presenta dos accesos separados al usuario respectivo, en el que un acceso está previsto para el intercambio de datos críticos en tiempo real y el otro acceso está previsto para el intercambio de datos no críticos en tiempo real.

62. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 61, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio que se ocupa de que al menos un usuario de una red de datos conmutable pueda realizar una comunicación crítica en tiempo real y/o una comunicación no crítica en tiempo real, especialmente una comunicación de Internet, en paralelo en la misma red de datos conmutable, en el que la comunicación no crítica en tiempo real que es llevada a cabo no ejerce ninguna influencia sobre la comunicación crítica en tiempo real que es llevada a cabo en paralelo.

63. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 33 a 62, caracterizado porque el sistema presenta al menos un medio que se ocupa de que al menos un usuario discrecional, especialmente un usuario con la capacidad para la comunicación abierta, apta para Internet, se pueda añadir con o sin unidad de acoplamiento asociada, a una red de datos conmutable.

64. Unidad de acoplamiento para un sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 33 a 63, caracterizada porque la unidad de acoplamiento está prevista para la conexión de un primer trayecto de transmisión con transmisión de datos sin hilos y de un segundo trayecto de transmisión con transmisión de datos por cable.