ES2299940T3 - Procedimiento para la sincronizacion en un sistema de comunicacion redundante. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la sincronización en un sistema de comunicación redundante que presenta una estación (M; M1, M2) central y al menos una estación (S1, S2, S3) avanzada, sincronizándose al menos una de las estaciones (S1, S2, S3) avanzadas con la estación central (M; M1, M2), transmitiéndose para ello al menos dos telegramas con información de sincronización desde la estación (M; M1, M2) central a la al menos una de las estaciones (S1, S2, S3) avanzadas, y formándose a partir de las informaciones de sincronización de los al menos dos telegramas, una información de sincronización resultante que se utiliza para la sincronización de las estaciones (S1, S2, S3) avanzadas con la estación (M; M1, M2), caracterizado porque de cada una de las informaciones de sincronización de los al menos dos telegramas, se forman impulsos de sincronización que se encadenan lógicamente para la formación de un impulso de sincronización resultante, y el encadenamiento lógico es un circuito lógico O y/o un circuito lógico Y.

Description

Procedimiento para la sincronización en un sistema de comunicación redundante.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la sincronización en un sistema de comunicación redundante que presenta una estación central y al menos una estación avanzada, sincronizándose al menos una de las estaciones avanzadas con la estación central, transmitiéndose para ello al menos dos telegramas con idéntica información de sincronización, desde la estación central a la al menos una de las estaciones avanzadas. Además, la presente invención se refiere a un sistema de comunicación redundante, así como a un sistema correspondiente de automatización.

Con vistas a la publicación de la presente solicitud, se llama la atención sobre las otras solicitudes de patente alemana, presentadas por la solicitante al mismo tiempo que la presente solicitud de patente, con las designaciones "Sistema de comunicación y procedimiento para la sincronización del mismo" y "Procedimiento para la transmisión de datos en un sistema de comunicación", cuya publicación global se recoge mediante esta referencia, en la presente solicitud.

En el estado actual de la técnica se conocen sistemas de comunicación. En especial se encuentran sistemas de comunicación distribuidos, en muchas aplicaciones técnicas. Así, se emplean sistemas de comunicación distribuidos, por ejemplo, en sistemas de automatización con técnica descentralizada de mando y accionamiento, en los que con frecuencia se mandan y accionan una multitud de sistemas individuales síncronos en el tiempo. Un sistema individual semejante puede ser una unidad de accionamiento, por ejemplo, con un motor síncrono o asíncrono, con la que se acciona uno de varios ejes que se interpolan unos a otros, o que trabajan acoplados estrechamente unos con otros. Ámbitos típicos de aplicación de tales sistemas de automatización con técnica descentralizada de mando y accionamiento, son máquinas impresoras o también máquinas herramientas, así como también sistemas robotizados con una multitud de elementos de transporte y operativos armonizados unos a otros en el tiempo.

Tales sistemas de comunicación comprenden al menos dos, aunque por lo regular muchas más estaciones que de preferencia están configuradas o dispuestas jerárquicamente con una estación configurada como estación central, y las restantes estaciones como estaciones avanzadas del sistema de comunicación. Una estructura jerárquica semejante de la disposición, se conoce, por ejemplo, como estructura master -slave, con la estación central o estación principal como "master" o "estación-master" (estación principal), y las estaciones avanzadas como "slaves" o "estaciones-slave" (estaciones secundarias o controladas). La estación central está configurada como estación central, que genera y envía señales de mando a las estaciones avanzadas. Las estaciones avanzadas están intercomunicadas con la estación central, así como normalmente también con las otras estaciones avanzadas, para la recepción de estas señales de mando y, en caso necesario, para ulterior comunicación. Las estaciones-slave se refieren aquí la mayoría de las veces, a acoplamientos de proceso, como por ejemplo, sensores y actuadores, es decir, conjuntos constructivos de entrada/salida para señales analógicas y digitales, así como para accionamientos. En las estaciones-slave es necesaria la descentralización del procesamiento de las señales con el tratamiento de datos, para mantener pequeña la cantidad de datos a transmitir, y requiere la comunicación entre la estación-master y las otras estaciones-slave. Por el estado actual de la técnica se conocen para ello en lo esencial, las tres estructuras básicas de la disposición ("topologías") representadas en las figuras 1 a 3. En la figura 1, la estación M central y las estaciones S1, S2, S3 avanzadas, están unidas unas con otras en una estructura anular. Una señal generada por la estación M central, recorre la estructura anular y, por tanto, pasa secuencialmente en serie las estaciones S1, S2 y S3 avanzadas individuales. La figura 2 muestra una estructura bus con una línea central de bus, a la que están conectadas tanto la estación M central, como también las estaciones S1, S2 y S3 avanzadas. La transferencia de señales y datos se efectúa en forma conocida mediante un bus de datos. En caso de recorridos más largos de la línea central de bus, es normal interconectar en la línea central de bus, un "repetidor" R para amplificar la señal. La tercera estructura representada en la figura 3, es una estructura en estrella con un elemento Sw central de conexión ("switch" = conmutador) integrado en la línea de unión. Una señal generada por la estación M central, se remite mediante el elemento Sw de conexión a la estación S1 ó S2 ó S3 especificada como destinataria.

Las estructuras representadas en las figuras 1 a 3, pueden ser también parte de un sistema más complejo, en el que varias estructuras básicas de la disposición, están realizadas entretejidas unas con otras. La generación de una señal de mando de mayor importancia, incumbe entonces a una de las estaciones centrales, o también a una estación central de orden superior.

Además, por el estado actual de la técnica se conocen también sistemas de comunicación distribuidos, en los que la función master puede cambiar entre varias estaciones, o incluso entre todas las estaciones. Tales sistemas multi-master exigen que varias estaciones presenten la funcionalidad de una estación central, y que al presentarse una exigencia definida, ejerzan también esta función. Con esto, una estación que funcionaba antes como estación avanzada, llega a ser estación central, y la hasta ahora estación central, estación avanzada del sistema de comunicación. Una posible exigencia para un cambio semejante, puede ser, por ejemplo, la permanencia de una señal de control de la hasta ahora estación central.

Por el documento DE 103 12 907 A1 se conoce un sistema de comunicación con comunicación redundante. Este sistema de comunicación presenta, al menos en una sección, al menos dos circuitos de comunicación que están dispuestos en una topología de doble anillo. Las señales de información que llegan separadas e independientes por estos circuitos de comunicación, se comprueban en cuanto a corrección o integridad.

Por el documento US 4,633,748 se conoce una red de área local (LAN). Esta red presenta una topología anular con una multitud de nudos, estando unido cada uno de estos nudos con un nudo contiguo mediante dos enlaces. Aquí cada nudo recibe información de sincronización de los dos nudos contiguos a él.

Actualmente la solicitante tiene en el mercado, bajo la designación SERCOS interface® (Serial Real Time Communikation System = Sistema de comunicación en serie en tiempo real) un sistema de comunicación distribuido semejante con estructura de forma anular, que genera y envía mediante una estación central, señales de mando a estaciones avanzadas. Las estaciones avanzadas están unidas normalmente con la estación central mediante guías de ondas de luz. El SERCOS interface® especifica una comunicación estrictamente jerarquizada. Los datos se intercambian en forma de bloques de datos, los llamados telegramas o "frames" [unidades de información], en ciclos temporales constantes, entre el mando (master) y las estaciones secundarias (slave). No tiene lugar comunicación directa entre las estaciones avanzadas o estaciones secundarias. Adicionalmente se establecen los contenidos de los datos, es decir, está predefinido en gran medida el significado, presentación y funcionalidad de los datos transmitidos. En el SERCOS interface® el master es la conexión del mando en el anillo, y un slave, la conexión de una o varias estaciones secundarias (accionamientos o estaciones I/O). Son posibles varios anillos en un mando, siendo la coordinación de los anillos individuales unos con otros, misión del mando, y no es especificada por el SERCOS interface®. De preferencia se emplea este sistema de comunicación para el ajuste y mando de motores dispuestos distribuidos, por ejemplo, de motores síncronos o asíncronos. Las estaciones avanzadas del sistema de comunicación son entonces los aparatos de ajuste para el ajuste y mando de cada uno de los motores. Ámbitos principales de empleo de este sistema de comunicación, son en especial los accionamientos de máquinas herramientas, máquinas impresoras, tricotosas y máquinas de la técnica general de la automatización. En el SERCOS interface® hay cinco fases distintas de comunicación. Las primeras cuatro fases (fase 0 a fase 3) sirven para la inicialización de las estaciones, la quinta fase (fase 4) es el funcionamiento regular. Dentro de un ciclo de comunicación, cada estación secundaria intercambia datos con el mando. El acceso al anillo es determinista dentro de los segmentos de tiempo de emisión sin colisiones. En la figura 4 está representado esquemáticamente el ciclo de comunicación del funcionamiento regular, es decir, las fases 3 y 4 de comunicación del SERCOS interface®. En el SERCOS interface® hay tres tipos distintos de telegramas, a saber, telegramas de sincronización del master, telegramas de accionamiento y telegramas de datos del master. Los telegramas (MST) de sincronización del master son enviados por la estación-master, y sólo poseen un campo corto de datos, y sirven para la especificación de la fase de comunicación, y como referencia temporal. Los telegramas (AT) de accionamiento son emitidos por estaciones-slave, y presentan, por ejemplo, valores actuales de un accionamiento mandado por la correspondiente estación-slave. Los telegramas (MDT) de datos del master son telegramas totalizadores (marco) con campos de datos para todas las estaciones-slave. Mediante los telegramas de datos del master, se comunican por el master al respectivo slave, valores teóricos. Cada estación secundaria comunica, el comienzo recibido durante la inicialización y la longitud de su campo (secundario) de datos. El SERCOS interface® define aquí los siguientes tipos de datos, a saber, datos funcionales, informaciones de mando o del estado, y datos no transmitidos cíclicamente. Los datos funcionales (datos de proceso) se transmiten en cada ciclo. Ejemplos de ello son valores teóricos y actuales. La longitud de la zona de datos funcionales, se puede hacer en función de parámetros, se establece en la inicialización, y permanece constante durante el funcionamiento del anillo. La información de mando que se envía por las estaciones-master a las estaciones-slave, y la información del estado que se envía por las estaciones-slave a las estaciones-master, son, por ejemplo, señales de liberación y avisos de estar listo. Los datos no transmitidos cíclicamente (canal de servicio) comprenden parámetros de ajuste, datos de diagnóstico y advertencias. Además, mediante esta transmisión no cíclica se controlan secuencias de órdenes. De la representación esquemática de la figura 4, se deduce que se inicia un ciclo de comunicación desde la estación central, mediante el envío de un MST. Todos los tiempos específicos de comunicación, se refieren al final de este telegrama corto (de unos 25 \mus de longitud). Las estaciones secundarias emiten ahora sucesivamente en cada uno de sus segmentos de tiempo de emisión, empezando a partir de T_{1,i}, sus telegramas (ATi) de accionamiento. Después del último AT el master emite a partir de T_{2}, el MDT. El siguiente ciclo comienza de nuevo con un MST. El intervalo de tiempo entre dos MSTs se llama tiempo del ciclo SERCOS, T_{SYNC}. La comunicación se sincroniza en el SERCOS interface®, al final del MST. Aquí, a lapsos de tiempo de preferencia equidistantes, se genera por la estación central, un telegrama de sincronización o señal de sincronización, y se alimenta al anillo de comunicación. A la recepción del telegrama de sincronización y de la señal de sincronización, en los aparatos de ajuste, normalmente a través de un parámetro temporal, está acoplado un procesamiento de valor teórico/actual, que conduce a una determinación y carga de parámetros de mando y regulación en los respectivos
servomotores.

La sincronización de las estaciones es aquí de importancia excepcional. En caso de que se llegue a inexactitudes en la sincronización de las estaciones avanzadas con la estación central, no se realizarán sincronizados los procesos mandados por las estaciones avanzadas. Así por ejemplo, la imagen impresa por una maquina impresora cuyos servomotores se mandan mediante un sistema convencional semejante de comunicación, puede estar borrosa a causa de ciclos de movimientos insuficientemente sincronizados. Lo correspondiente es válido para máquinas herramientas, o también para otras máquinas de automatización, que requieren una sincronización de alta precisión de los procesos. Por ejemplo, una sincronización defectuosa en máquinas herramientas, puede conducir a una mecanización imprecisa de una pieza, puesto que, por ejemplo, los ejes individuales (por ejemplo, los ejes x, y y z) no se mueven sincronizados en el tiempo.

A causa de la importancia arriba explicada de la sincronización de las estaciones avanzadas con la estación central, un error en un telegrama remitido por la estación central, que contenga información de sincronización, es extraordinariamente problemático.

En caso de que en un ciclo de comunicación, se hubiera falseado un telegrama con información de sincronización, como puede reconocerse mediante el correspondiente análisis de sumas de control, en este ciclo de comunicación no puede efectuarse con exactitud, por ejemplo, ningún mando de accionamientos. Por consiguiente existe la necesidad de acondicionar el sistema de comunicación o sus protocolos, de tal manera que se minimice la probabilidad de un telegrama que contenga información defectuosa o estropeada de sincronización.

La misión de la invención se basa pues en evitar los inconvenientes del estado actual de la técnica y, en especial, en perfeccionar un procedimiento de sincronización del tipo citado al principio, de tal manera que en caso de un error de transmisión de un telegrama que contenga información de sincronización, a pesar de todo sea posible una sincronización.

Esta misión se resuelve en un procedimiento del tipo citado al principio, haciendo que de las informaciones de sincronización de los al menos dos telegramas, se forme una información resultante de sincronización, que se utiliza para la sincronización de las estaciones avanzadas con la estación central.

Así pues, según la presente invención, para la sincronización se emplea redundancia. En un sistema redundante de comunicación, la información de sincronización de preferencia idéntica, remitida por la estación central, llega por lo regular por diferentes circuitos de transmisión, por ejemplo, en un sistema de doble anillo, con anillos opuestos, repetidas veces a las estaciones avanzadas, y desde luego también en diferentes momentos. La información de sincronización no tiene que ser aquí idéntica. Por ejemplo, un protocolo diferente de datos puede recorrer el anillo primario y el anillo secundario. En especial aquí es preferente que lleguen al menos dos señales de sincronización. Para el protocolo de comunicación es aquí necesario un procesamiento inequívoco de la sincronización de las estaciones avanzadas con la estación central, no dejándose integrar fácilmente para ello en el protocolo, una información adicional de sincronización, existente como redundante. Expresado de otra manera, la redundancia prevista para el caso de que se presente un error, no es necesaria en el caso de no haber errores, y conduce entonces también a un comportamiento equívoco del sistema, puesto que no está clara la iniciación de la sincronización. Lo último es válido también en el caso afectado de errores, para una solución redundante con más de dos telegramas que contengan información de sincronización, cuando el número de telegramas fallidos es pequeño. Tampoco entonces es inequívoca la sincronización. La invención resuelve este problema mediante la formación de una información de sincronización resultante, en la que están contenidas todas las informaciones de sincronización transmitidas redundantes. Esto es válido primeramente para el caso sin errores, de manera que aquí está asegurado un funcionamiento correspondiente. La formación de la información de sincronización resultante es también aquí de tal manera que en el caso afectado de errores, es decir, en caso de fallo de al menos una información de sincronización, se pueda seguir formando una información de sincronización resultante que sea suficiente para un funcionamiento del sistema de comunicación según la invención, en el ciclo defectuoso de comunicación.

Según la invención, de cada una de las informaciones de sincronización de los al menos dos telegramas, se forman impulsos de sincronización que se encadenan o se combinan con un circuito lógico O, para formar un impulso de sincronización resultante. La transformación de la información de sincronización, presente por lo regular como información de las fases, en impulsos de sincronización, simplifica la implementación técnica de circuitos, del procedimiento según la invención. Gracias a la previsión de un circuito lógico O, puede asegurarse que tanto en el caso sin errores, como también en el caso afectado de errores, puede formarse un impulso de sincronización resultante. Evidentemente esto no es válido para el caso en el que todos los telegramas que contienen información de sincronización del sistema de comunicación redundante, fueran falseados o estuvieran afectados de errores. Evidentemente, con el número creciente de telegramas que contengan información de sincronización, este caso será cada vez más improbable. En especial, cuando los al menos dos telegramas que contienen información de sincronización se envían por la estación central a la estación avanzada, en circuitos diferentes de transmisión, es en la práctica relativamente improbable un fallo de la sincronización de la estación avanzada, en este ciclo de comunicación. Alternativa o adicionalmente a la combinación con un circuito lógico O, de las señales de iniciación, también cabe imaginar naturalmente otras operaciones lógicas (como por ejemplo, combinación con un circuito lógico Y...). Una combinación con un circuito lógico Y, es especialmente ventajosa en la utilización de lógica inversa.

Después del encadenamiento lógico de los impulsos de sincronización, a partir de la señal resultante, se discrimina con ventaja el impulso de sincronización resultante. Esto sirve para impedir un impulso doble existente, si no, bajo ciertas circunstancias, y que por inestabilidad de los dos impulsos, puede generarse después del encadenamiento. La discriminación es pues ventajosa en este aspecto, como para producir la univocidad necesaria para la sincronización, a partir de las informaciones de sincronización redundantes existentes. Por inestabilidad se entiende aquí en especial una llamada inestabilidad de fase que consiste en un movimiento de la señal trasmitida, o del correspondiente telegrama, en el tiempo o en la fase. La cantidad de inestabilidad se eleva, por ejemplo, en caso de cables más largos, cables con amortiguamientos mayores, y señales con mayores tasas de transmisión.

Según un acondicionamiento preferente desde el punto de vista técnico de conexión, se utiliza para la discriminación del impulso de sincronización resultante, un multivibrador monoestable. Un multivibrador monoestable o un conmutador oscilante monoestable, no se modifica continuamente, sino que tan sólo posee un estado estable. El segundo estado sólo es estable por un tiempo determinado establecido por el dimensionado, la llamada duración del multivibrador monoestable. Tras pasar este tiempo, la conexión vuelve por sí sola al estado estable. Por consiguiente, el circuito de multivibrador monoestable, se designa también como interruptor temporizador, multivibrador monoestable o de un solo disparo. De preferencia la duración del multivibrador monoestable está diseñada mayor que la inestabilidad esperada de los al menos dos impulsos de sincronización. Pero básicamente, para la discriminación del impulso de sincronización resultante, también se puede utilizar una discriminación temporal, en la que, por ejemplo, mediante un mando temporizador correspondiente se forma una información de sincronización resultante. Por ejemplo, la discriminación temporal puede consistir en definir distintas ventanas de tiempo, correspondiendo la información de sincronización resultante, exactamente a un impulso de sincronización que se presenta en una de las ventanas de tiempo, estando fijada una prioridad entre las ventanas individuales de tiempo. El primer impulso de sincronización que aparece según la prioridad de las ventanas de tiempo, se utiliza entonces, por ejemplo, como el impulso de sincronización resultante para la sincronización de la estación avanzada con la estación central, durante el ciclo de comunicación.

Los impulsos de sincronización, antes del encadenamiento, se desplazan con ventaja en el tiempo de tal manera que en lo esencial se superpongan uno sobre otro. Aquí se prefiere que los dos impulsos de sincronización se retarden en el tiempo, correspondiendo la diferencia de los dos retardos a la distancia temporal de la recepción de los dos impulsos de sincronización en la estación avanzada. Así pues es preferente un encadenamiento con elementos de tiempo, de tal manera que los dos impulsos de sincronización vengan a situarse uno sobre otro en el caso sin errores. En caso de fallo de uno de los dos impulsos, no aparece ninguna inestabilidad de sincronización.

Según otro ejemplo de realización de la presente invención, la información de sincronización resultante, es una información de sincronización de uno de los al menos dos telegramas.

Otras formas preferentes de realización de la invención, se hacen públicas en las reivindicaciones secundarias.

La invención, así como otras notas características, objetivos, ventajas y posibilidades de aplicación de la misma, se explican en detalle a continuación de la mano de una descripción de ejemplos preferentes de realización, haciendo referencia a los dibujos adjuntos. En los dibujos, los mismos símbolos de referencia designan los mismos o correspondientes elementos. Aquí, todas las notas características descritas y/o representadas gráficamente, forman por sí mismas o en cualquier combinación lógica, el objeto de la presente invención, y por cierto con independencia de su agrupación en las reivindicaciones o de su referencia. En los dibujos se muestran:

Figura 1 Una representación esquemática de un sistema de comunicación conocido por el estado actual de la técnica, que está dispuesto en una estructura anular.

Figura 2 Una representación esquemática de un sistema de comunicación conocido por el estado actual de la técnica, que está dispuesto en una estructura bus.

Figura 3 Una representación esquemática de un sistema de comunicación conocido por el estado actual de la técnica, que está dispuesto en una estructura en estrella.

Figura 4 Una representación esquemática de las fases previstas para la sincronización y para el funcionamiento regular, del ciclo de comunicación del SERCOS interface® conocido por el estado actual de la técnica.

Figura 5 Representación esquemática de un ejemplo de realización de la fase prevista para la sincronización y para el funcionamiento regular, del ciclo de comunicación del sistema de comunicación según la invención.

Figura 6 Una representación esquemática de una estructura preferente de telegrama con información de sincronización intercalada, del sistema de comunicación según la invención.

Figura 7 Una representación esquemática de un sistema de comunicación según el estado actual de la técnica, con una topología de doble anillo.

Figuras 8a a 8e Representaciones esquemáticas de la comunicación que se desarrolla en el sistema de comunicación de la figura 7, mostrando cada una de las figuras 8a a 8e, los telegramas transmitidos en el sistema de comunicación en las respectivas estaciones del sistema de comunicación, y

Figura 9 Una representación esquemática de una disposición de conexión para la formación de un impulso de sincronización, según un ejemplo de realización de la presente invención.

En la figura 5 está representada esquemáticamente la fase funcional de la comunicación del sistema de comunicación según la invención, en el caso de una comunicación cíclica. De la figura 5 se deduce que se intercambian telegramas de datos entre una estación central o estación-master (o estación principal) y al menos una estación avanzada (estación-slave o estación secundara o controlada). Aquí, la estación central es la estación con la que deben de sincronizarse las estaciones secundarias. El telegrama de datos remitido por la estación central, por ejemplo, a lo largo de un anillo (véase la figura 1), se designa como MDT (="Master Datentelegramm" = Telegrama de datos del master). El telegrama de datos de la al menos una estación secundaria, se designa con AT(= "Antriebs-Telegramm" = Telegrama de accionamiento). En la figura 5 únicamente se muestra un telegrama de accionamiento, lo cual puede corresponder básicamente a un caso en el que únicamente esté prevista una estación (véase figura 4). Evidentemente es preferente que el telegrama AT de accionamiento representado en la figura 5, sea un telegrama totalizador, y presente secciones correspondientes del telegrama para una multitud de estaciones avanzadas. En el telegrama MDT de datos del master están contenidos, por ejemplo, valores teóricos para actuadores a mandar por las estaciones secundarias. El telegrama AT de accionamiento contiene, por ejemplo, valores actuales correspondientes para la realimentación a la estación central. Según el presente ejemplo de realización de la invención, la información de sincronización no se forma mediante un telegrama MST propio de sincronización del master (véase figura 4), sino que la información de sincronización es un campo MST de datos en el telegrama MDT de datos del master. La estructura exacta del telegrama MDT de datos del master, se explicará en detalle más abajo, con referencia a la figura 6. En este punto se hace observar ya que el campo MST de información de sincronización del master está intercalado al comienzo, o en una sección anterior del telegrama MDT de datos del master, detrás de un encabezamiento HDR. El telegrama AT de accionamiento posee para una implementación más sencilla del sistema de comunicación según la invención, la misma estructura en hardware y software que el telegrama MDT de datos del master, pero no transmitiendo el telegrama de accionamiento, por lo regular, ninguna información de sincronización a la estación principal. Por consiguiente, esto es ventajoso, puesto que entonces los dos tipos de telegramas, a saber, MDT y AT, poseen la misma expresión en cuanto a los datos propiamente dichos, como por ejemplo, valores teóricos y actuales. La parte de la comunicación que comprende el telegrama MDT de datos del master, así como al menos un telegrama de accionamiento, se designa en la figura 5, como canal RT. Opcionalmente, en el ciclo de comunicación, junto a este canal RT, también puede estar contenido un canal IP. En el canal IP se trata aquí de un segmento de tiempo para la transmisión de datos codificados según el protocolo de Internet. La duración del ciclo de comunicación está indicada asimismo en la figura 5. Correspondiendo a la duración del ciclo de comunicación en el SERCOS interface® (véase figura 4), en el que aquella se define desde el final de un telegrama de sincronización del master, al final del siguiente próximo telegrama de sincronización del master, en el sistema de comunicación de la presente invención, el ciclo de comunicación está definido como la distancia del final del campo de información de sincronización del master de un telegrama de datos del master, al final del campo de información de sincronización del master de un telegrama inmediato de datos del master. El siguiente ciclo de comunicación comienza pues con la parte del telegrama de datos del master que sigue al campo de la información de sincronización del master, como se ilustra esquemáticamente mediante la flecha de puntos que señala el canal RT subsiguiente del siguiente ciclo.

En la figura 6 está representada esquemáticamente la estructura del telegrama de datos del master con mayor detalle. Antes del comienzo del telegrama propiamente dicho de datos del master, está prevista una fase en vacío ("IDLE"), que tiene al menos 12 bytes de largo. El telegrama de datos del master comienza con un campo de datos de 1 byte de grande, que está designado como SSD (Start Stream Delimiter [limitador de cadena de arranque]). Aquí se trata de un prefijo que limita el comienzo de una cadena transmitida de datos. A esto sigue un preámbulo (en inglés: "preamble") de 6 bytes de longitud, pudiendo consistir una función del preámbulo en poner a disposición del hardware de la electrónica en el sistema de comunicación según la invención, un tiempo de comienzo del trabajo, para reconocer que se transmite un telegrama. A esto se une un campo SFD de datos ("Start Frame Delimiter" [limitador del arranque de la unidad de información]) que limita el comienzo del telegrama propiamente dicho, o de la unidad de información. El campo SFD tiene un byte de largo. A continuación de esto, en el telegrama de datos del master, están indicadas las direcciones de destino ("destination address") y las direcciones de origen ("source address") para el telegrama, poseyendo cada uno de los dos campos de datos, una longitud de 6 bytes. Sigue después un campo de tipos de 2 bytes de largo, que se utiliza para identificar qué tipo de protocolo de red se utiliza en el campo de datos que sigue. Sigue después el campo de datos propiamente dicho, que no está especificado exactamente en su longitud. Por ejemplo, en Ethernet la longitud del campo de datos asciende hasta a 1.500 bytes. Por lo regular la longitud del campo de datos depende de cuántos y qué datos se transmiten en el telegrama. A continuación del campo de datos está previsto una suma FCS ("Frame Check Sequence" [secuencia de control de la unidad de información]) de control de 4 bytes de longitud. El campo de la FCS contiene pues una suma de control que permite una comprobación de la integridad de los datos en la totalidad del telegrama. El final de los datos a transmitir lo forma el campo ESD ("End Stream Delimiter" [limitador del final de la cadena]) de 1 byte de longitud, que representa un sufijo y el final de la cadena transmitida de datos.

El campo de la información de sincronización del master, forma una parte del campo de datos del telegrama según la invención, y más exactamente está intercalado en el campo de datos al comienzo de este. El campo de la información de sincronización del master, es de longitud constante, y presenta un campo inicial de longitud de un solo byte en el que está especificado el tipo de telegrama. En este campo se especifica en especial si en el presente telegrama se trata de un telegrama (MDT) de datos del master, o de un telegrama AT de accionamiento. Como ya se explicó más arriba, la información de sincronización sólo es necesaria básicamente para un telegrama de datos del master, puesto que las estaciones secundarias deben de sincronizarse con la estación central (=master). No obstante, por motivos de una implementación más sencilla en hardware y software, es preferente que los telegramas de accionamiento posean la misma estructura que el telegrama de datos del master, de manera que un telegrama de accionamiento puede presentar también el campo de información de sincronización del master. Para este caso el campo "tipo de telegrama" hay que ocuparlo pues con la correspondiente información de la estación secundaria. La información de sincronización propiamente dicha se transmite en un campo ("fase") que sigue a continuación de un byte de longitud. El final del campo de la información de sincronización del master, lo forma un campo CRC (="Cyclic Redundancy Check" [control cíclico de redundancia]) que mediante control cíclico de la redundancia, sirve para la comprobación de la integridad de los datos desde el comienzo de la cadena de datos, es decir, desde el campo SSD, hasta el campo de fases del campo de información de sincronización del master. La suma de control del CRC es un número inequívoco que se produce cuando se aplica un polinomio a la imagen de bits que está contenida desde el campo SDS hasta el campo de fases. El mismo polinomio se utiliza en la estación receptora del telegrama de datos, para producir otra suma de control. Entonces se comparan las dos sumas de control para constatar si los datos transmitidos están corrompidos o falseados. De la representación de la figura 6 se deduce que el final del campo CRC posee una distancia temporal constante, al comienzo del telegrama de datos del master (comienzo del campo SSD). Esta distancia temporal constante es de preferencia de unos dos microsegundos y, en el ejemplo mostrado de realización es de 2,08 microsegundos. Según una forma alternativa preferente de realización de la invención, puede utilizarse también un campo CRC de 4 bytes de largo. La distancia temporal es entonces de preferencia de 2,24 microsegundos (esto corresponde a 28 bytes = 224 bits).

En la figura 7 se muestra un sistema redundante de comunicación como el que se utiliza, por ejemplo, en unión con la presente invención. Está representado un anillo doble de sentido opuesto, con dos anillos activos, teniendo lugar la comunicación en los dos anillos al mismo tiempo. Pero la invención no está limitada a la estructura representada. Otros ejemplos de realización de la comunicación redundante, pueden ser diferentes sistemas de comunicación, y también otras topologías, por ejemplo, estructuras lineales redundantes. El sistema mostrado de comunicación presenta dos estaciones M1 y M2 centrales, así como tres estaciones S1, S2 y S3 avanzadas. El anillo que según la representación de la figura 7, discurre en sentido contrario a las agujas del reloj, se designa con anillo 1, mientras que el otro anillo que discurre en el sentido de las agujas del reloj, está designado con anillo 2. El anillo 1 discurre aquí desde la estación M1 central a una entrada de la estación S1. El curso ulterior del anillo 1 es después desde una salida de la estación S1 a una entrada de la estación S2. Ulteriormente el anillo 1 discurre desde una salida de la estación S2 a una entrada de la estación S3, y desde una salida de la estación S3 hasta la segunda estación M2 central. Naturalmente las dos estaciones M1 y M2 centrales también están unidas una con otra. Correspondientemente, el anillo 2 discurre desde una salida de la estación M2 central a una entrada de la estación S3, desde una salida de la estación S3 a una entrada de la estación S2, desde una salida de la estación S2 a una entrada de la estación S1, y desde una salida de la estación S1 a una entrada de la otra estación M1 central. Los dos anillos, es decir, el anillo 1 y el anillo 2, no funcionan con ventaja independientemente uno de otro. Para en caso de error, tener una capacidad asegurada de línea para las exigencias en tiempo real, se intercambia la misma información en los dos anillos al mismo tiempo, para que mediante la emisión simultánea en los dos anillos, pueda lograrse gracias a la mayor redundancia, una mejor tolerancia de errores respecto a los fallos de bloques de datos.

De las figuras 8a a 8e se puede deducir la transmisión de telegramas en los dos anillos según la figura 7. Aquí en cada una de las mitades superiores de las figuras 8a a 8e, se muestra la circulación en el anillo 1, y en las mitades inferiores de las figuras 8a a 8e, la circulación en el anillo 2, en las correspondientes interfaces. La mitad superior de la figura 8a muestra pues la salida de la estación M1 central que forma una parte integrante del anillo 1. La mitad inferior de la figura 8a muestra la entrada de la estación M1 central que forma una parte integrante del anillo 2. Correspondientemente, la mitad superior de la figura 8b muestra una salida de la estación S1 avanzada que forma una parte integrante del anillo 1. La mitad inferior de la figura 8b muestra otra salida de la estación S1 que forma una parte integrante del anillo 2. Correspondientemente, la mitad superior de la figura 8c muestra una salida de la estación S2 que forma una parte integrante del anillo 1. La mitad inferior de la figura 8c muestra otra salida de la estación S2 que forma una parte integrante del anillo 2. Correspondientemente, la mitad superior de la figura 8d muestra una salida de la estación S3 que forma una parte integrante del anillo 1. La mitad inferior de la figura 8d muestra otra salida de la estación S3 que forma una parte integrante del anillo 2. En la figura 8e está representada en la mitad superior, la entrada de la estación M2 central que forma una parte integrante del anillo 1. En la mitad inferior de la figura 8e está representada la salida de la estación M2 central que forma una parte integrante del anillo 2. Los telegramas representados en las figuras 8a a 8e, se muestra un telegrama MDT de datos del master, y un telegrama AT de accionamiento, los dos están configurados como telegrama totalizador, de conformidad con los ejemplos de realización antes descritos junto con las figuras 5 y 6. De una comparación de las figuras 8a a 8e se deduce claramente que la transmisión de los telegramas a lo largo del anillo, conduce a un correspondiente retardo temporal. Básicamente, los telegramas llegan a las estaciones individuales del sistema de comunicación mostrado en la figura 7, en instantes diferentes. Esto es válido en especial para las estaciones M1, S1, S3 y M2 mostradas en las figuras 8a, 8b, 8d y 8e. A causa de la simetría de la disposición, los telegramas correspondientes llegan al mismo tiempo a la estación S2 (véase figura 8c). En especial de la mitad derecha de las figuras 8a a 8e, que muestra el telegrama de accionamiento como telegrama totalizador, se deduce claramente que para cada una de las tres estaciones S1, S2 y S3 avanzadas, está prevista una sección anterior, central y posterior del telegrama de accionamiento. En cada paso por la estación S1, S2 ó S3, se carga la sección correspondiente con datos, por ejemplo, datos de valores actuales de la respectiva estación. En el ejemplo presente de realización no se transmite la información de sincronización como en el estado actual de la técnica (véase figura 4), mediante telegramas propios de sincronización del master. En su lugar, según el ejemplo presente de realización (véanse figuras 5 y 6), se transmite la información de sincronización, intercalada en el telegrama de datos del master, con lo que se produce una elevada eficiencia del protocolo. No obstante, la invención no está limitada a esto, y puede utilizarse también con telegramas MST propios de sincronización del master (véase figura 4). De la representación de la mitad izquierda de las figuras 8a a 8e, se deduce claramente que la información de sincronización, es decir, el campo MST de datos del telegrama MDT de datos del master, llega a cada una de las estaciones S1, S2 y S3 avanzadas en momentos diferentes. Como ya se ha hecho observar más arriba, por motivos de simetría, únicamente la estación S2 recibe la información de sincronización al mismo tiempo, de los dos anillos. Gracias a la presente invención, la información de sincronización existente redundante que llega doble a cada estación en el caso sin errores, se utiliza ahora para la sincronización. Los diferentes tiempos de paso son ciertamente distintos de estaciones avanzadas a estaciones avanzadas, pero son conocidos para la estación avanzada y, por tanto, se pueden compensar. Cómo a partir de los diferentes tiempos en las informaciones de sincronización recibidas en las estaciones avanzadas, se forma una instrucción inequívoca para el disparo de la sincronización, se explica en detalle a continuación, con referencia a la figura 9.

En la figura 9 está representado esquemáticamente un diagrama de bloques que muestra una disposición preferente de conexión para la formación de un impulso resultante de sincronización, Event_Receipt_MST [evento de recibo de MST] a partir del impulso de sincronización del primer anillo, Event_Receipt_MST_Primary [evento de recibo de MST, primario], y del impulso de sincronización del segundo anillo, Event_Receipt_MST_Secondary [evento de recibo de MST, secundario]. Elemento central de la disposición de conexión mostrada en la figura 9, es un elemento 1 de circuito lógica o puerta O, que a partir de los dos impulsos de sincronización tratados previamente del primer y del segundo anillo, es decir, de los impulsos de sincronización, Event_Receipt_MST_Primary o Event_Receipt_MST_Secondary, forma una única señal. El tratamiento previo de los dos impulsos de sincronización del primer y del segundo anillo, acaece mediante cada uno de circuitos 2 ó 3 de retardo, en forma de un retardo correspondiente que trabaja en general con independencia uno de otro. El valor del retardo temporal del circuito 2 de retardo, se toma de un registro 4, y correspondientemente el valor del circuito 3 de retardo, se toma de un registro 5. Según una forma preferente de realización el más tardío de los dos impulsos de sincronización, Event_Receipt_MST_Primary y Event_Receipt_MST_Secondary, no se retarda, es decir, el retardo del circuito 2 ó 3 de retardo coordinado al impulso más tardío de sincronización, será cero, y únicamente se retarda el más tempranero de los dos impulsos de sincronización. Con ventaja es en este caso el valor del retardo, de tal manera que en el caso de sin errores, los dos impulsos de sincronización vengan a situarse uno sobre otro. Con ello en el caso de sin errores se asegura que de los dos impulsos de sincronización recibidos, únicamente se forma un impulso de sincronización resultante. Los dos impulsos de sincronización retardados eventualmente del primer o del segundo anillo, se aplican a la entrada del circuito 1 lógico O. La salida del circuito 1 lógico O, está unida con la entrada "set" [de ajuste] del multivibrador 6 monoestable. En una forma y manera conocidas según el estado actual de la técnica, un elemento temporizador o retardo 7 está realimentado a través de la salida del multivibrador 6 monoestable, con la entrada de reposición. Mediante el circuito 7 de retardo que toma un valor del retardo, de un registro 8, se puede fijar el tiempo de conexión o duración del multivibrador 6 monoestable. El multivibrador 6 monoestable básicamente sólo posee un estado estable, por ejemplo 0 voltios. El segundo estado sólo es estable por un tiempo determinado de conexión fijado por el dimensionado, es decir, por el valor del tiempo de conexión fijado en el registro 8. Después de este tiempo el circuito bascula hacia atrás de nuevo por sí mismo, al estado estable. Se dispara el proceso de conmutación al segundo estado mediante la presencia de al menos un impulso de sincronización. El multivibrador 6 monoestable, el circuito 7 de retardo en unión con el registro 8, forman por eso una disposición de conexión que produce un impulso de sincronización de la longitud del valor almacenado en el registro 8, en caso de que (como está fijado por el circuito 1 lógico O) se reciba al menos uno de los dos impulsos de sincronización. Según una forma preferente de realización de la invención, la duración del multivibrador monoestable o el tiempo de conexión se diseña mayor que la inestabilidad esperada de los dos impulsos de sincronización.

La invención se ha explicado precedentemente en detalle, de la mano de ejemplos preferentes de realización de la misma. No obstante es evidente para un especialista que se pueden hacer diferentes variaciones y modificaciones, sin apartarse del objeto que sirve de base a la invención.

Claims (16)

1. Procedimiento para la sincronización en un sistema de comunicación redundante que presenta una estación (M; M1, M2) central y al menos una estación (S1, S2, S3) avanzada, sincronizándose al menos una de las estaciones (S1, S2, S3) avanzadas con la estación central (M; M1, M2), transmitiéndose para ello al menos dos telegramas con información de sincronización desde la estación (M; M1, M2) central a la al menos una de las estaciones (S1, S2, S3) avanzadas, y formándose a partir de las informaciones de sincronización de los al menos dos telegramas, una información de sincronización resultante que se utiliza para la sincronización de las estaciones (S1, S2, S3) avanzadas con la estación (M; M1, M2), caracterizado porque de cada una de las informaciones de sincronización de los al menos dos telegramas, se forman impulsos de sincronización que se encadenan lógicamente para la formación de un impulso de sincronización resultante, y el encadenamiento lógico es un circuito lógico O y/o un circuito lógico Y.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque después del encadenamiento lógico de los impulsos de sincronización, a partir de la señal resultante, se discrimina el impulso de sincronización resultante.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque para la discriminación del impulso de sincronización resultante, se utiliza un multivibrador (6) monoestable.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la duración del multivibrador monoestable está diseñada mayor que la inestabilidad esperada de los al menos dos impulsos de sincronización.

5. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque para la discriminación del impulso de sincronización resultante, se utiliza una discriminación temporal.

6. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque, antes del encadenamiento, los impulsos de sincronización se desplazan en el tiempo de tal manera que en lo esencial se superpongan uno sobre otro.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque los dos impulsos de sincronización se retardan en el tiempo, correspondiendo la diferencia de los retardos a la distancia temporal de la recepción de los dos impulsos de sincronización en la estación (S1, S2, S3) avanzada.

8. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en el impulso de sincronización resultante está acoplado un ajuste del accionamiento.

9. Procedimiento según la reivindicación 1 u 8, caracterizado porque la información de sincronización resultante es una información de sincronización de uno de los al menos dos telegramas.

10. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los al menos dos telegramas con información de sincronización, se transmiten desde la estación (M; M1, M2) central a la al menos una estación (S1, S2, S3) avanzada, por diferentes circuitos de transmisión.

11. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la información de sincronización está intercalada en telegramas Ethernet.

12. Un sistema de comunicación redundante con medios para la realización de todas las fases de un procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1-11.

13. Sistema de comunicación según la reivindicación 12, caracterizado porque el sistema de comunicación es un sistema distribuido de comunicación para el mando descentralizado, con una estructura master-slave.

14. Sistema de comunicación según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque el sistema de comunicación está dispuesto en una estructura anular redundante, de preferencia en una estructura de doble anillo, y/o en una estructura lineal redundante, y/o en una estructura redundante en estrella.

15. Sistema de comunicación según alguna de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque el sistema de comunicación se basa en la física de Ethernet.

16. Sistema de automatización con un sistema de comunicación según alguna de las reivindicaciones 12 a 15, presentando el sistema de automatización una unidad de mando, así como al menos una unidad de accionamiento o unidad de entrada/salida, y estando unida la unidad de mando con la estación central, y cada una de las al menos una unidad de accionamiento o unidad de entrada/salida, con una de las al menos una estación avanzada.