ES2275569T3 - Usuario de comunicacion para la comunicacion con un bus de campo y una red. - Google Patents
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Abstract
Usuario de la comunicación, que se puede conectar para la formación de una interfaz entre una red (N) y un bus de campo (BU), por una parte, en la red (N) y, por otra parte, en el bus de campo (BU), en el que el usuario de la comunicación (P) presenta medios para la representación de terminales (A, B) conectados en el bus de campo (BU), que representan, desde el punto de vista de la red, los terminales (A, B) no accesibles a través de la red (N), en el que los medios pueden ser activados a través de la red (N) por medio del protocolo de transmisión definido para la red (N) exactamente de la misma manera que el usuario de la comunicación propiamente dicho (P) u otros usuarios de la comunicación (S), en el que el bus de campo (N) sincroniza un espacio común de la dirección para el usuario de la comunicación (P) y los terminales (A, B), que se puede reproducir al menos en la memoria (M) del usuario de la comunicación (P), en el que en el caso de un telegrama que llega a través de la red (N) alusuario de la comunicación (P) y que está dirigido a un terminal representado, los medios llevan a cabo el desarrollo de las etapas necesarias de acuerdo con el protocolo de transmisión definido para la red (N) para la recepción de un telegrama, caracterizado porque los medios presentan objetos de software (A'', B'') como instancia de un tipo de objeto adaptado a la funcionalidad respectiva del terminal (A, B), que ponen a disposición una colección de datos de entrada y de salida y métodos adaptados a la funcionalidad respectiva de los terminales (A, B), por medio de los cuales se puede acceder a determinadas funcionalidades de los terminales (A, B) bien de las clases de objetos que las representan.
Description
Usuario de comunicación para la comunicación con
un bus de campo y una red.
La presente invención se refiere a un usuario de
comunicación de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Un usuario de la comunicación de este tipo se
conoce a partir de Th. Kühnel: "Aspekte der Verbindung von Feldbus
mit Prozessbussystemen in der Automatisierungstechnik" en ATP
Automatisierungstechnische Praxis, Vol. 33, Nº 8, Agosto 1991,
páginas 329-332.
Otro usuario de la comunicación entre una red y
un bus de campo con aparatos de campo se conoce a partir de W.
Kastner y col.: "Linux in Factory Automation? Internet Controlling
of Fieldbus Systems!", 7^{th} IEEE Iternational Conference on
Emerging Technologies and Factory Automation, ETFA'99, Vol. 1,
18-21 de Olctubre 1999, paginas
27-31.
La invención tiene el cometido de indicar una
posibilidad alternativa, especialmente cómoda, del intercambio de
datos.
De acuerdo con la invención, este cometido se
soluciona a través del usuario de comunicación indicado en la
reivindicación 1.
Los aparatos de campo se representan, por lo
tanto, a través de objetos de software.
El número de los objetos de software del usuario
de comunicación especial se puede proyectar con preferencia de una
manera libre, pero especialmente adaptada al número de los
terminales conectados en el bus de campo.
De una manera ventajosa, a los objetos de
software respectivos dentro de la red se pueden asociar direcciones
unívocas, adecuadas para la transmisión de datos dirigida al
destino, de acuerdo con el protocolo de transmisión previsto para la
red.
El objeto de software direccionado lleva a cabo
de una manera preferida, de acuerdo con los datos transmitidos con
el telegrama, un procesamiento previo de los datos del telegrama
recibido.
Otras características, ventajas y posibilidades
de aplicación de la invención se deducen a partir de las
reivindicaciones dependientes, de la descripción siguiente de un
ejemplo de realización con la ayuda de las figuras y de las figuras
propiamente dichas. En este caso, todas las características
descritas y/o representadas en el dibujo forman por sí mismas y en
combinación discrecional el objeto de la presente invención, de una
manera independiente de su redacción en las reivindicaciones o su
interacción.
De acuerdo con la figura 1, en la red N están
conectados varios usuarios de la comunicación LR, P, S, siendo un
usuario de la comunicación LR, por ejemplo, un ordenador de
mando.
El usuario de la comunicación especial P
representa una interfaz entre la red N y el bus de campo BU. A
través del bus de campo BU, en el usuario de la comunicación P están
conectados terminales A, B, donde los terminales llevan a cabo
diferentes funciones técnicas (actuadores, sensores, etc.), que son
necesarios en la automatización de procesos técnicos.
Para la descripción siguiente se parte de que en
el terminal A está conectado un motor M y en el terminal B está
conectada una válvula V. El motor M y la válvula V son elementos de
un proceso técnico TP a controlar; en la figura 1 solamente se
indica de forma esquemática a través de la línea de separación.
En el usuario de la comunicación P están
previstos, para la comunicación con los terminales A, B, unos
objetos de software A', B', que representan, desde el punto de vista
de la red, unos terminales A, B que no son accesibles directamente
a través de la red.
En una primera configuración ventajosa, está
previsto que para tener en cuenta la funcionalidad especial de los
terminales A, B respectivos, se utilice como objeto de software A'
un tipo de objeto A'' ajustado a la funcionalidad del motor del
terminal A y se utilice como objeto de software B' un tipo de objeto
B'' ajustado a la funcionalidad de la válvula del terminal B.
Los tipos de objetos A'', B'' respectivos ponen
a disposición una colección de datos de entrada, datos de salida y
métodos (funciones elementales, propiedades) M11, M12, M13, M14,
V11, V12, ajustados a la funcionalidad a realizar en cada caso, por
medio de la cual se puede acceder a determinadas funcionalidades de
los terminales o bien de las clases de objetos que las representan.
Para desconectar, por ejemplo, el motor M conectado en el terminal
A, el ordenador de mando LR transmite a través de la red N al objeto
de software A' un telegrama que corresponde a la función elemental
correspondiente del objeto de software A. La función elemental
correspondiente puede ser, por ejemplo "Motor desconectado".
De una manera similar se procede para la funcionalidad de la
válvula del terminal B.
Las figuras 2 y 3 muestran una representación
gráfica de los tipos de objetos, que se utilizan como objetos de
software A', B' en el usuario de la comunicación B para la
representación de un terminal A con motor M conectado en el mismo o
bien para la representación de un terminal B con válvula V conectada
en el mismo. De acuerdo con la figura 2, el tipo de objeto A''
presenta cuatro datos o bien funciones elementales M11, M12, M13,
M14 exportados. Todos los datos exportados M11, M12 contemplan, por
ejemplo, el número de revoluciones teórico y el número de
revoluciones real del motor M; como funciones elementales exportadas
M13, M14 se contemplan, por ejemplo, funciones para la conexión o
bien desconexión del motor. Evidentemente, se pueden presentar
todavía otros datos o funciones elementales exportados, por ejemplo
funciones elementales para el arranque del motor de acuerdo con una
curva característica predeterminable o predeterminada, datos para la
previsión del comportamiento del freno, etc.
La figura 3 muestra el tipo de objeto B''
previsto para la representación del terminal B con válvula V
conectada en el mismo, con dos datos o bien funciones elementales
V11, V12 exportados, pudiendo estar previstas como funciones
elementales V11, V12, por ejemplo funciones para la apertura o bien
para el cierre de la válvula.
Los objetos de software A', B' respectivos
contienen un código de programa, que es adecuado o bien para
transmitir los datos transmitidos directamente al espacio común de
la memoria M del bus de campo BU o, en cambio, para activar
telegramas, por medio de los cuales se transmiten los datos
correspondientes directamente a los terminales A, B.
Con la entrada de los datos en el espacio común
de la memoria M se transmiten datos modificados en el marco de la
transmisión cíclica a través del bus de campo BU a los terminales A,
B, de manera que llega también un dato modificado en primer lugar
sólo en el espacio de la memoria M al destinatario adecuado, por
ejemplo, al terminal A.
En el caso de activación de telegramas para una
transmisión de datos a través del bus de campo BU, el objeto de
software A', B' recibe la transformación del telegrama recibido a
través de la red N en el formato de datos previsto para el bus de
campo BU. En el llamado Profibus BU, un bus de campo BU ampliamente
difundido, tales telegramas serían enviados, por decirlo así, como
telegramas acíclicos, que no ejercen ninguna influencia sobre el
intercambio cíclico de datos.
De una manera alternativa o adicional, es
concebible que, en contra del ejemplo descrito anteriormente, en el
que los objetos de software A', B' eran instancias de diferentes
tipos de objetos A'', B'' respectivamente, los objetos de software
A', B' son instancias de uno y el mismo tipo de objeto AB'',
preparando el tipo de objeto AB'' entonces al menos métodos AB11,
AB12 para la emisión y recepción de telegramas a través de la red N;
ver la figura 4.
Para la conexión del motor M conectado en el
terminal A, se emite entonces, por ejemplo a partir del ordenador de
mando LR, un telegrama al objeto de software A' y de esta manera se
activa la función elemental "Recibir" AB11 de la instancia del
tipo de objeto AB'' correspondiente, donde la función elemental
"Recibir" AB11 se ocupa, por medio del código previsto en el
objeto de software A', de que el telegrama recibido a través de la
red N se transforma en una forma adecuada para el bus de campo BU y
finalmente se transmite al terminal A.
En una tercera característica, es posible que
también para diferente funcionalidad de interfaces de los terminales
A, B a direccionar en cada caso, se utilizan como representación
unas instancias de uno y el mismo objeto de software.
A tal fin, en el objeto de software está
prevista una Tabla T, en la que las entradas individuales de la
Tabla T1, T2 comprenden al menos dos posiciones S1, S2. La primera
posición T1S1 de una entrada de la Tabla T1, T2 representa una
dirección del espacio común de la memoria de los usuarios de la
comunicación P, A, B conectado en el bus de campo BU, la segunda
posición T1S2 representa la necesidad de memoria del dato en la
dirección especificada.
Cuando debe modificarse, por ejemplo, el número
de revoluciones del motor M conectado en el terminal A, se puede
modificar el número de revoluciones teórico, que se deposita en una
posición definida, por ejemplo en la dirección #768, del espacio
común de la memoria M, a través de una instrucción correspondiente,
que se basa en una comunicación respectiva.
A tal fin, se registra, por ejemplo, en la
dirección indicada en la primera posición T1S1, aquí por ejemplo
#768, el nuevo valor teórico transmitido con el telegrama. La
modificación de los datos en el espacio común de la memoria M se
comunica al terminal A en el marco de la transmisión cíclica de
datos a través del bus de campo BU.
Para elevar todavía la facilidad de manejo del
usuario, se amplían las entradas t1, T2 individuales con una
posición adicional S3. Esta posición S3 comprende una estructura,
que ofrece al menos espacio para una designación de declaración de
la posición correspondiente de la Tabla T. Así, por ejemplo, una
primera posición T1 de la Tabla T se puede designar como "valor
teórico" T1S3 y otra posición T2 de la Tabla se puede designar
como "valor real" T2S3. estas designaciones son exportadas y,
en concreto, por ejemplo, porque las llamadas bibliotecas de tipos,
que corresponden en gran medida a los llamados "ficheros de
cabeceras" conocidos, por ejemplo, a partir del lenguaje de
programación C++, que contienen las designaciones y los datos
correspondientes, están presentes de forma global proyectada en
todos los usuarios de la comunicación.
Por lo tanto, después de que están presentes,
por ejemplo, las designaciones "valor teórico" T1S3 y "valor
real" T2S3 en el ordenador de mando LR, es posible una reacción
especialmente clara del motor conectado en el terminal A, siendo
consultado el dato exportado del valor real del objeto de software
A' para la consulta del valor real a través del protocolo de la red
N. Internamente, en las consultas del dato del valor real a través
del enlace con la ayuda de la Tabla T, se lee el dato registrado en
la línea T1 que representa la declaración del valor real, con la
ayuda de la dirección T1S1 correspondiente. La lectura se puede
realizar en este caso de nuevo a partir de la zona global de la
memoria M. El valor real en la zona de la memoria M está siempre
actualizada en virtud del intercambio cíclico de datos a través del
bus de campo FB.
A continuación se describe un ejemplo de
realización especial con referencia a la figura 6.
Una forma de realización posible de una
configuración de este tipo utiliza como bus de campo BU el llamado
PROFIBUS DM con un maestro-DP P y uno o varios
subordinados-DP A.
El ordenador de mando LR inicia en esta forma de
realización una comunicación a través del bus del objeto DCOM a
través de TCP/IP y de Ethernet N en el maestro P y direcciona el
objeto de software A'.
El objeto de software A' calcula con la ayuda de
datos memorizados en una tabla de proyección el mejor trayecto de
transmisión que se puede utilizar para el PROFIBUS DP BU. La tabla
de proyección contiene en este caso para cada una de las funciones,
que están definidas en la interfaz DCOM del objeto de software A',
la vía de acceso y los parámetros de acceso que son necesarios para
el acceso.
En la función llamada se trata, por decirlo así,
de un acceso de propiedad DCOM a un dato disponible localmente, y
el objeto de software A' utiliza en este caso la memoria común. Esto
se aplica exactamente cuando la propiedad DCOM está reproducida en
una señal E/A del subordinado-DP A. Las señales E/A
de subordinados DP son transportadas de acuerdo con la norma DP
cíclicamente a la memoria común M en el maestro-DP
P. Por lo tanto, esta función puede ser ejecutada completamente en
el maestro DP, no siendo necesaria ninguna comunicación con este
subordinado DP A. El bus BU es descargado de la comunicación para el
acceso a estos datos.
Si se trata, por ejemplo, de una función que
solamente puede ser procesada a través del subordinado DP, es
decir, accesos de propiedad a datos, que no se encuentran en las
señales E/A o llamadas de métodos, se convierte el protocolo DCOM
en un protocolo en tiempo real especialmente adaptado al PROFIBUS DP
(por decirlo así, una "forma abreviada" de la DCOM PDU, para
reducir al mínimo los datos transmitidos). Este protocolo en tiempo
real utiliza el mecanismo PROFIBUS DPV1 "Escribir conjuntos de
datos", para transmitir las unidades de protocolo al
subordinado-DP A. Éste recibe el protocolo y lleva a
cabo la ejecución de la función respectiva como reacción al
telegrama recibido. Después del procesamiento se transportan los
parámetros de respuesta de retorno desde el
subordinado-DP A a través del protocolo en tiempo
real utilizando el mecanismo PROFIBUS DPV1 "Alarma" en
combinación con "leer conjunto de datos" hacia el
maestro-DP P y allí al objeto de software A'. El
objeto de software A' retorna los parámetros de respuesta al
interlocutor que llama LR a través del bus N y a través de los
mecanismos de comunicación (DCOM).
Claims (5)
1. Usuario de la comunicación, que se puede
conectar para la formación de una interfaz entre una red (N) y un
bus de campo (BU), por una parte, en la red (N) y, por otra parte,
en el bus de campo (BU), en el que el usuario de la comunicación
(P) presenta medios para la representación de terminales (A, B)
conectados en el bus de campo (BU), que representan, desde el punto
de vista de la red, los terminales (A, B) no accesibles a través de
la red (N), en el que los medios pueden ser activados a través de la
red (N) por medio del protocolo de transmisión definido para la red
(N) exactamente de la misma manera que el usuario de la comunicación
propiamente dicho (P) u otros usuarios de la comunicación (S), en
el que el bus de campo (N) sincroniza un espacio común de la
dirección para el usuario de la comunicación (P) y los terminales
(A, B), que se puede reproducir al menos en la memoria (M) del
usuario de la comunicación (P), en el que en el caso de un telegrama
que llega a través de la red (N) al usuario de la comunicación (P)
y que está dirigido a un terminal representado, los medios llevan a
cabo el desarrollo de las etapas necesarias de acuerdo con el
protocolo de transmisión definido para la red (N) para la recepción
de un telegrama, caracterizado porque los medios presentan
objetos de software (A', B') como instancia de un tipo de objeto
adaptado a la funcionalidad respectiva del terminal (A, B), que
ponen a disposición una colección de datos de entrada y de salida y
métodos adaptados a la funcionalidad respectiva de los terminales
(A, B), por medio de los cuales se puede acceder a determinadas
funcionalidades de los terminales (A, B) bien de las clases de
objetos que las representan.
2. Usuario de la comunicación de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el número de los objetos de software
(A', B') se pueden proyectar libremente, especialmente adaptados al
número de los terminales (A, B) conectados en el bus de campo
(BU).
3. Usuario de la comunicación de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que a los objetos de software (A', B')
dentro de la red (N) se pueden asociar direcciones unívocas,
adecuadas para la transmisión de datos dirigida al destino, de
acuerdo con el protocolo de transmisión previsto para la red
(N).
4. Usuario de la comunicación de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el objeto de software (A', B')
direccionado lleva a cabo un procesamiento previo de los datos del
telegrama recibido.
5. Usuario de la comunicación de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el objeto de software (A', B') presenta
una Tabla con al menos un elemento de la Tabla, en cuyo elemento de
la Tabla se puede memorizar al menos una dirección (ADR) y una
información de la dimensión (DIM) de un dato (DAT), pudiendo
registrarse como dirección (ADR) la dirección, relacionada con el
espacio común de direcciones del bus de campo (BU), de un valor de
entrada o de un valor de salida exportados por el terminal (A, B) y
como información de la dimensión (DIM) la necesidad de espacio de
memoria de este valor de entrada o valor de salida en el espacio de
direcciones.
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