ES2352962T3

ES2352962T3 - Dispositivo y procedimiento para la transmisión combinada de datos de entrada y datos de salida en sistemas de bus de automatización.

Info

Publication number: ES2352962T3
Application number: ES06009623T
Authority: ES
Inventors: Detlev Kuschke; Jürgen Jasperneite
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2026-05-10
Also published as: DE502006008458D1; US8031736B2; DE102005025582A1; US20060274746A1; EP1729454A1; EP1729454B1; DE102005025582B4; ATE491286T1

Abstract

Instalación (1) con varios componentes (5, 7, 9, 11), conectados entre sí a través de una red Ethernet, en la que al menos uno primero de los componentes (5, 7, 9, 11) presenta una instalación para la lectura de datos, destinados para el componente, a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador, así como una instalación para la lectura del cuadro totalizador a partir de la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet, en la que al menos uno de los componentes (5, 7, 9, 11) de la instalación (1) presenta una instalación para la incrustación del cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y una instalación para la transmisión del cuadro MAC de Ethernet a través de la red Ethernet, en la que al menos uno de los componentes (5, 7, 9, 11) presenta una instalación para la inserción de una identificación en el cuadro MAC de Ethernet, que indica si la parte de datos del cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador, y en la que varios primeros componentes (5, 7, 9, 11) están conectados con la red Ethernet, en la que los componentes presentan un conmutador (54), con el que se puede puentear su registro de corredera (52) y una conexión de reconocimiento (55) que se puede conectar en la línea de transmisión, que reconoce una señal de control, caracterizada porque, después de la reacción a la señal de control, se lleva a cabo un aseguramiento simultáneo de los datos de los primeros componentes (5, 7, 9, 11).

Description

La invención se refiere, en general, a sistemas de automatización y, en particular, a la transmisión de datos en sistemas de este tipo.

Se conocen, en general, a partir del estado de la técnica diferentes protocolos de transmisión para sistemas de automatización. Entre ellos se encuentran el sistema ProfiNet y sistemas de bus de campo, como por ejemplo el sistema Interbus. Estos sistemas de bus difundidos suprimen cada vez más soluciones propias en la automatización de procesos. Sin embargo, es deseable poder elevar la compatibilidad entre los diferentes sistemas y poder combinar sus ventajas entre sí. Los sistemas de bus de campo trabajan, en general, con velocidades de transmisión inferiores a 10 Mbit/s. Por otra parte, los protocolos empleados son muy efectivos y aptos en tiempo real. En cambio, los sistemas de Ethernet, entre los que se encuentra el sistema ProfiNet, trabajan muchas veces con velocidades de transmisión más elevadas.

Otros principios se describen en el documento WO 2004/054207.

Se conocen a este respecto a partir del documento DE 198 51 245 A1 un componente de bus de campo, un sistema de comunicaciones y un procedimiento, que permiten combinar componentes de bus de campo con una transmisión de datos de alta velocidad, como por ejemplo Ethernet. A tal fin, está previsto un componente de bus de campo, que presenta una capa de seguridad de los datos, que procesa un protocolo de bus de campo, (que corresponde a la capa 2 del modelo de referencia ISO) y una capa física (que corresponde a la capa 1 del modelo de referencia ISO), en el que la capa física está configurada para una transmisión de datos a alta velocidad. Las dos capas están conectadas con una interfaz. Además, está prevista una capa para la adaptación de la capa de seguridad de los datos, que proceso un protocolo de bus de campo, a la capa física.

En la solución propuesta en el estado de la técnica, solamente la capa física está configurada para la transmisión a alta velocidad. La capa de seguridad de los datos con la capa de control de acceso al medio trabaja en este caso de acuerdo con un protocolo de bus de campo. Solamente la transmisión física de los cuadros de datos se realiza a través de un medio para la transmisión a alta velocidad. Sin embargo, el sistema no permite en esta forma todavía ninguna integración de otros componentes de la red, puesto que los componentes individuales del bus de campo no pueden distinguir y los datos transmitidos son datos de acuerdo con un protocolo de bus de datos.

En cambio, la invención tiene el cometido de mejorar la integración alternativa de componentes, que controlan o son controlados a través de un protocolo de bus de campo, con otros componentes que se pueden conectar con una red Ethernet.

Este cometido se soluciona ya de una manera sencilla muy sorprendente a través del objeto de las reivindicaciones dependientes. Los desarrollos y configuraciones ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con ello, la invención prevé una instalación con varios componentes, conectados entre sí a través de una red Ethernet, de acuerdo con la reivindicación 1, en la que al menos uno primero de los componentes presenta una instalación para la lectura de datos, destinados para el componente, a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador, así como una instalación para la lectura del cuadro totalizador a partir de la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet, en la que al menos uno de los componentes de la instalación presenta una instalación para la incrustación del cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y una instalación para la transmisión del cuadro MAC de Ethernet a través de la red Ethernet, y en la que al menos uno de los componentes presenta una instalación para la inserción de una identificación en el cuadro MAC de Ethernet, que indica si la parte de datos del cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador. Una instalación de este tipo comprende en este caso con preferencia una instalación de fabricación automática, pero no se excluye que la invención se pueda utilizar también para otros procesos de control.

El proceso de acuerdo con la invención según la reivindicación 19 para la transmisión de datos en una instalación con varios componentes conectados entre sí a través de una red Ethernet, especialmente en una instalación de acuerdo con la invención, en particular también para el control de un proceso de fabricación automático se basa entonces en que se genera un cuadro totalizador, se incrusta el cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y se inserta una identificación, en el sentido de que el cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador para el procesamiento de acuerdo con un protocolo de bus de campo, en el que el cuadro MAC de Ethernet se transmite entonces como telegrama a través de la red Ethernet y desde al menos un primer componente, que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, en reacción a la determinación de si está presente la identificación, lee datos destinados para el mismo a partir de un cuadro totalizador de acuerdo con un protocolo de cuadro totalizador desde el cuadro totalizador en el cuadro MAC de Ethernet.

Por medio de la invención se puede combinar de esta manera una comunicación rápida entre sensor / actuador, como es típica para muchos protocolos de bus de campo, con la red Ethernet estándar sobre un medio de transmisión. Esto permite, por lo tanto, también en el caso de utilización de Ethernet como medio de transmisión, el control de procesos críticos de tiempo. Además, se puede utilizar un concepto de instalación común para sistemas de bus de campo y sistemas de Ethernet.

En un desarrollo preferido de la invención, uno de los componentes comprende una estación de cabeza con una unidad maestra para el control del tráfico de bus con al menos un componente con la instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador. A través del control del tráfico de bus con al menos un componente, que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de datos, a través de la unidad maestra de la estación de cabeza se puede implementar de forma ventajosa un ciclo de la comunicación típico para muchos tipos de bus de campo. En particular, en este caso, en la estación de cabeza con la unidad maestra se puede generar también un cuadro totalizador con datos de control, se puede incrustar en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y el cuadro MAC de Ethernet se puede transmitir al menos a un componente, que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, a través de la red Ethernet.

En particular, de acuerdo con la invención, varios, con preferencias todos los componentes se pueden controlar con una instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador a través de datos de un cuadro totalizador común. De acuerdo con ello, para la realización de este desarrollo de la invención, la instalación para la incrustación del cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet está configurada para la incrustación de un cuadro totalizador común para varios, en particular para todos los componentes con una instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador.

Además, también pueden estar presentes uno o varios componentes para la inserción de datos en el cuadro totalizador, por ejemplo componentes de detección. Estos componentes, que están configurados entonces igualmente para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, a la recepción de un cuadro MAC de Ethernet, como reacción a la determinación de que está presente la identificación, pueden insertar datos destinados para otro componente en el cuadro totalizador en el cuadro MAC de Ethernet.

La identificación se inserta de manera especialmente preferida en la cabecera por medio de una instalación configurada de manera correspondiente para ello. Por lo tanto, de manera especialmente ventajosa, la parte de datos del cuadro no tiene que ser leída en absoluto en primer lugar para poder determinar si el cuadro contiene datos del cuadro totalizador.

El procesamiento de los cuadros MAC de Ethernet en el o en los primeros componentes se realiza con preferencia utilizando una instalación de conmutación. Ésta, como reacción a que la identificación indica la presencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, puede conducir los datos de cuadros totalizadores a la instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir del cuadro totalizador. Si está presente otra identificación, entonces de manera especialmente ventajosa, la instalación de conmutación, como reacción a que la identificación indica la ausencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, puede conducir los datos por delante de la instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir del cuadro totalizador.

Además, pueden estar presentes todavía otras identificaciones, para controlar el tráfico de datos. Así, por ejemplo, de acuerdo todavía con un desarrollo ventajoso, está previsto que la instalación de conmutación, como reacción a que la identificación indica la ausencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, pero indica el destino de los datos de cuadros para este componente, conduce los datos a otra instalación de procesamiento interno del componente.

Con la invención se consigue una integración completa de primeros componentes para el procesamiento de datos de cuadros totalizadores en una red Ethernet. De esta manera, también entonces es posible de manera especialmente ventajosa incorporar otros componentes. A tal fin, de acuerdo con otra forma de realización de la invención, está previsto al menos otro componente conectado a través de la red Ethernet, que está configurado para el procesamiento de datos destinados para el componente a partir de un cuadro MAC de Ethernet por medio de un protocolo diferente de un protocolo de cuadros totalizadores. Tal componente puede ser, por ejemplo, un componente para el procesamiento de datos de acuerdo con el protocolo ProfiNet utilizado igualmente con frecuencia en la automatización de procesos. Si se emiten adicionalmente telegramas, que no contienen datos de cuadros totalizadores, por ejemplo, por lo tanto, datos para el procesamiento de acuerdo con el protocolo ProfiNet, entonces al menos un primer componente puede estar configurado también como repetidor para tales telegramas.

Los protocolos de cuadros totalizadores, como por ejemplo el protocolo Interbus, son especialmente adecuados para la transmisión y procesamiento de datos críticos de tiempo. Para asegurar durante la transmisión de acuerdo con la invención del cuadro totalizador en un cuadro MAC de Ethernet la emisión y la recepción correctas de los datos de cuadros totalizadores en su lugar de destino, de acuerdo todavía con un desarrollo de la invención, se contempla fijar los parámetros de los componentes de tal forma que la transmisión de telegramas con cuadros totalizadores contenidos en el cuadro MAC de Ethernet y de otros telegramas se realiza en divisiones de tiempo sucesivas de longitud predeterminada.

De manera alternativa o adicional, la fijación de los parámetros de los componentes se puede realizar también de tal forma que se mantiene una secuencia predeterminada de telegramas con cuadros totalizadores incrustados en el cuadro MAC de Ethernet y de otros telegramas. Por ejemplo, a tal fin, después de un telegrama con cuadros totalizadores incrustados en el cuadro MAC de Ethernet, se puede emitir un telegrama con otro contenido. De la misma manera, se puede prever que se realice una emisión de un telegrama con otro contenido en cada caso solamente después de un número predeterminado de telegramas con cuadros totalizadores incrustados en el cuadro MAC de Ethernet.

De la misma manera, para el procesamiento de datos críticos de tiempo es favorable que después de una transmisión de un telegrama con cuadros totalizadores contenidos en el cuadro MAC de Ethernet se realice un aseguramiento

simultáneo de los datos de varios, en particular de todos los primeros componentes, que procesan datos a partir del cuadro totalizador.

Esto se puede realizar de manera sencilla por medio de un circuito de evaluación y de una instalación de conmutación adicional en forma de un conmutador. A tal fin, varios primeros componentes están conectados con la red Ethernet, de manera que los componentes presentan un conmutador, con el que se puentea su registro de corredera y se conecta un circuito de detección en la línea de transmisión, que detecta una señal de control, de manera que como reacción a la señal de control se realiza un aseguramiento de los datos desde el componente. Este desarrollo de la invención permite entonces, de la misma manera que por ejemplo un sistema de Interbus, el procesamiento de datos en instante predeterminados con exactitud.

Tampoco la emisión de datos de los primeros componentes se realiza de manera ventajosa en instantes discrecionales, para evitar colisiones con otros telegramas. Un desarrollo de la invención prevé que los primeros componentes, que están previstos para la emisión de datos, en particular a un componente con una instalación maestra, presenten una memoria intermedia, que acumula los datos, en particular ya los telegramas de Ethernet. Los telegramas de Ethernet se pueden transmitir entonces de manera ventajosa después de la transmisión del telegrama con el cuadro totalizador.

El procesamiento de los datos en los primeros componentes, incluyendo la lectura de los datos destinados para los componentes a partir del cuadro totalizador, se realiza de manera especialmente ventajosa a través de un módulo integrado. De acuerdo con ello, está también en el marco de la invención indicar un módulo de este tipo. Un módulo integrado de acuerdo con la invención, especialmente para un primer componente de una instalación como se ha descrito anteriormente comprende de acuerdo con ello una instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadros totalizadores, una instalación para la lectura del cuadro totalizador a partir de la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet así como una instalación para la evaluación de una identificación en el cuadro MAC de Ethernet, que indica si la parte de datos del cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador, en el que el circuito del módulo está instalado para leer, como reacción a la presencia de la identificación, los datos destinados para la identificación y para ponerlos a disposición en al menos una salida del módulo.

Un primer componente de acuerdo con la invención, equipado en particular con un módulo de este tipo y/o configurado para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención, para una instalación de este tipo comprende, de acuerdo con ello, una instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadros totalizadores, una instalación para la lectura del cuadro totalizador a partir de la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet así como una instalación para la evaluación de una identificación en el cuadro MAC de Ethernet, que indica si la parte de datos del cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador, de manera que el componente está instalado para leer y procesar los datos destinados para el componente, como reacción a la presencia de la identificación.

De acuerdo con la invención, como es habitual en un sistema de Interbus, los primeros componentes se conectan entre sí en forma de anillo, para poder realizar también utilizando cuadros de Ethernet un procesamiento de datos de acuerdo con el protocolo de Interbus.

En particular, la instalación puede presentar al menos una estación E/A con varios primeros componentes, en la que se transmiten datos hacia los primeros componentes de la estación E/A en telegramas con un cuadro totalizador, respectivamente, que contiene los datos de un ciclo del bus para los primeros componentes. El control de la estación E/A, también un control de varias de tales estaciones, se puede realizar de manera ventajosa por medio de un control programable con memoria.

A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de ejemplos de realización con referencia a los dibujos adjuntos., En este caso, los mismos signos de referencia se refieren a las mismas o similares partes e instalaciones. En este caso:

La figura 1 muestra la estructura de un ejemplo de realización de una instalación de acuerdo con la invención como diagrama de bloques.

La figura 2A muestra la estructura de los cuadros totalizadores utilizados.

La figura 2B muestra la estructura de un telegrama de Ethernet.

La figura 3 muestra la integración del cuadro totalizador en la zona de datos del cuadro MAC de Ethernet utilizado, y

La figura 4 muestra la estructura de un componente de la instalación.

La figura 1 muestra un ejemplo de una estructura del sistema de acuerdo con la invención de una instalación designada, en general, con el número de referencia 1. Esta instalación puede comprender especialmente una instalación de fabricación automatizada.

En una SPS estándar 3 se encuentran estaciones de acuerdo con la invención, que están conectadas entre sí, por ejemplo, a través de un protocolo de Ethernet, como por ejemplo el protocolo ProfiNet con una velocidad de transmisión de 100 Mbd, una de cuyas estaciones 2 se representa en la figura 1. Las estaciones están constituidas por medio de la interconexión de varios componentes 5, 7, 9, 11 y forman en conjunto una estación E/A. La estación E/A contiene esencialmente una estación de cabeza 5 y otros varios componentes individuales 7, 9, 11. La conexión entre los componentes individuales forma, por ejemplo, una Capa Física adecuada con una velocidad de transmisión de datos, por ejemplo de 1 Gbd. En este caos, los componentes 5, 7, 9, 11 están conectados en red entre sí en forma de anillo a través de una derivación 30 de la red Ethernet.

La estación de cabeza 5 propiamente dicha contiene una instalación maestra 20, que controla el tráfico de bus hacia los otros primeros componentes 7, 9, 11 siguientes. En este caso, se utilizan cuadros MAC de Ethernet estándar. Para una comunicación eficiente entre los componentes individuales con datos E/A críticos de tiempo se emplea un protocolo de cuadros totalizadores, que se basa en la capa de transmisión de Ethernet y de esta manera se ocupa de un intercambio eficiente de datos entre los componentes 5, 7, 9, 11 individuales. De acuerdo con ello, la instalación comprende varios componentes 5, 7, 9, 11 conectados entre sí a través de una red Ethernet. Los componentes 5, 7, 9, 11 presentan, además, una instalación para la lectura del cuadro totalizador desde la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet en forma de chips de protocolo, o bien módulos integrados 23, de manera que el módulo integrado 23 de la estación de cabeza 5 funciona al mismo tiempo como instalación maestra 20. Los componentes 5, 7, 9, 11 están constituidos, por lo demás, de acuerdo con componentes de Interbus habituales y presentan a tal fin de manera correspondiente todavía una instalación no representada para la lectura de datos destinados para el componente a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadros totalizadores. Al menos la estación de cabeza 5, o bien su chip de protocolo 23 proyectado como instalación maestra 20, están configurados, además, para la incrustación del cuadro totalizador en la parte de datos del cuadro MAC de Ethernet a utilizar.

Para que los módulos integrados 23 de los primeros componentes 5, 7, 9, 11 estén en cada caso en condiciones de distinguir un telegrama con un cuadro MAC de Ethernet de este tipo con cuadro totalizador integrado de otros telegramas habituales de Ethernet, se inserta una identificación en la cabecera del cuadro MAC de Ethernet que indica si la parte de datos del cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador.

Uno o varios de los primeros componentes individuales 5, 7, 9, 11 para el procesamiento de datos E/A críticos de tiempo pueden disponer, por ejemplo, de un conmutador de Ethernet integrado 33. En el ejemplo representado en la figura 2, el componente 7 está equipado con tal conmutador 33. El conmutador 33 proporciona puertos, o bien puntos de conexión 35 para la conexión de segundos componentes 15, 16, y que está configurado para el procesamiento de datos destinados para el componente a partir de un cuadro MAC de Ethernet por medio de un protocolo diferente de un protocolo de cuadros totalizadores.

En el ejemplo mostrado en la figura 1, los primeros componentes 15, 16 son aparatos de Ethernet. El componente 7 desacopla y acopla directamente los cuadros MAC de Ethernet utilizados. En los aparatos 15, 16 a conectar se puede tratar, por ejemplo, de aparatos con protocolo ProfiNet o de otros aparatos de Ethernet con otro protocolo.

Otro tipo de componentes individuales ofrece una posibilidad de conexión ya integrada, por ejemplo, especialmente para aparatos ProfiNet. Como se representa en la figura 1, en este ejemplo el componente 11 está equipado de esta manera. Dispone de una conexión 37 para un usuario de Profinet 14. Otro segundo componente 13, que está configurado para el procesamiento de datos destinados para el componente a partir de un cuadro MAC de Ethernet por medio de un protocolo diferente de un protocolo de cuadros totalizadores, está conectado, en el ejemplo representado en la figura 1, entre el control 3 programable con memoria y la estación E/A 2. También este componente puede ser, por ejemplo un usuario de ProfiNet.

Para poder cumplir los diferentes requerimientos de las aplicaciones, se utilizan dos estructuras de telegramas diferentes de acuerdo con las enseñanzas de la invención.

La estructura de los diferentes cuadros que se utilizan se representa en las figuras 2A, 2B y 3.

Los datos para los componentes 7, 9, 11 individuales con datos E/A críticos de tiempo se encuentran, como es habitual en el sistema Interbus, en un único cuadro totalizador (figura 2A), que se incrusta en los cuadros MAC de Ethernet estándar utilizados. En este caso, la figura 2B muestra la estructura de un telegrama con un cuadro MAC estándar.

En virtud del requerimiento de poder transmitir dos protocolos diferentes en una red común y de utilizar para ello cuadros MAC de Ethernet unitarios, se inserta el telegrama de cuadros totalizadores en la zona de datos del telegrama de Ethernet (figura 3).

El protocolo de cuadros totalizadores con un cuadro totalizador de acuerdo con la figura 2A sirve de manera predominante para la transmisión de datos de aplicación críticos de tiempo, por ejemplo desde los sensores hacia el control 3 programable con memoria o bien desde el control 3 programable con memoria hacia los actuadotes. Este protocolo de transmisión se describe, por ejemplo, en el documento DE 4100629 y se utiliza de forma predominante en sistemas de Interbus. El protocolo ha dado buen resultado en el pasado, en particular en transmisiones rápida de datos.

Protocolos de cuadros de datos adecuados se conocen, además, también a partir de IEC 61158 e IEC 61784.

El procedimiento de acuerdo con la invención aprovecha las ventajas del protocolo de cuadros totalizadores, en el que contiene los datos E/A críticos de tiempo de todos los componentes individuales 5, 7, 9, 11 y los transmite con un único telegrama con cabecera reducida. El telegrama de cuadros totalizadores se incrusta, como se representa en la figura 3, en el cuadro MAC de Ethernet y se transmite utilizando una capa física adecuada.

Desde y hacia aparatos de Ethernet, como por ejemplo los componentes 13 a 16, se transmiten, en general, cantidades mayores de datos. Además, los aparatos deben comunicarse entre sí, por razones de compatibilidad, a través de un protocolo de Ethernet seleccionado, como por ejemplo ProfiNet. Aquí se emplean cuadros de Ethernet estándar.

Habitualmente, los datos E/A críticos de tiempo deben transmitirse cíclicamente, para posibilitar, por ejemplo, regulaciones, que requieren un retículo de exploración fijo. Los datos de los usuarios ProfiNet no deben incluir, a ser posible, o solamente poco en la transmisión de los datos E/A. Además, los requerimientos de una exploración equidistante no son tan grandes como en los datos E/A críticos de tiempo.

Para distinguir si en el campo de datos del cuadro MAC de Ethernet se encuentra ahora un telegrama de cuadro totalizador según la figura 3 o un telegrama de Ethernet estándar, a la entrada del telegrama en los componentes individuales se realiza una evaluación del tipo de telegrama. A través de una identificación establecida en la cabecera del cuadro MAC de Ethernet se establecen diferentes tipos de telegramas. Con preferencia, se emplean al menos tres tipos de telegramas:

: 1.
: Telegramas con cuadro totalizador

: 2.
: Telegramas sin cuadro totalizador (Ethernet, ProfiNet,…)

: 3.
: Telegramas sin cuadro totalizador para uno de los primeros componentes 5, 7, 9, 11 como usuario receptor.
: En la identificación 1, la zona de datos del cuadro MAC de Ethernet contiene los datos E/A críticos de todos los componentes individuales conectados respectivos en forma de un telegrama de cuadro totalizador. Los bits de los componentes individuales se transmiten directamente unos detrás de los otros como en el Interbus. La transmisión de los datos se realiza, con la excepción de los cuadros MAC utilizados y las capas físicas, de la misma manera que en el sistema Interbus conocido en sí.
: En la identificación 2 y 3 el usuario reconoce que se trata de un telegrama de Ethernet puro (por ejemplo, Profinet).

El telegrama es evaluado solamente por usuarios de tipo 2 ó 3 y se conduce alrededor de los primeros componentes individuales con datos E/A exclusivamente críticos de tiempo.

Para realizarlo, los primeros componentes 5, 7, 9, 11 presentan una instalación de conmutación que, como reacción a que la identificación indica la ausencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, conduce los datos por delante de la instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir de los cuadros totalizadores.

A tal fin, la figura 4 muestra la estructura de un primer componente designado con el signo de referencia 6, como se puede emplear como uno de los componentes 7, 9, 11 en el sistema representado en la figura 1.

Para la conducción por delante de la instalación 48 para la lectura se emplea una instalación de conmutación 33 en la trayectoria de datos. En la entrada 40 del primer componente 6 está conectado a tal fin un circuito de evaluación 42, que evalúa las identificaciones posibles en la cabecera del cuadro MAC de Ethernet entrante. Si se establece una identificación, que indica la presencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, entonces se ajusta, como reacción a ello, la instalación de conmutación 14, de tal forma que los datos de cuadros totalizadores son conducidos a una instalación 48 para la lectura de datos destinados para el componente a partir del cuadro totalizador. Por lo tanto, si en el componente individual 6 entra la cabecera de un cuadro MAC de Ethernet, entonces el circuito de evaluación reconoce si en la zona de datos se trata de un protocolo de cuadro totalizador o no.

Esta instalación 48 presenta, como es habitual en componentes de Interbus, un registro de corredera 52, Si se trata de un protocolo de cuadro totalizador, entonces los datos de la zona de datos son procesados como en el sistema Interbus. Los componentes individuales respectivos reciben directamente unos detrás de otros los bits de datos de los datos E/A críticos de tiempo y los asumen después de la terminación del cuadro totalizador y de una activación de la instalación maestra en la estación de cabeza. Al mismo tiempo se preparan también nuevos datos para la transmisión y se transmiten en el ciclo siguiente.

En particular, la instalación 48 de los primeros componentes presenta un conmutador 54. Con el conmutador 54 se puentean los registros de corredera 52 de los primeros componentes 6. Si se puentea el registro de corredera 52, se conecta con el conmutador 54, además, un circuito de reconocimiento 55 en la línea de transmisión, que reconoce una señal de control, de manera que como reacción a la señal de control, se realiza un aseguramiento de los datos desde el componente. De esta manera, se consigue un aseguramiento simultáneo de los datos en varios componentes 6 configurados de esta manera, puesto que la señal de control es detectada al mismo tiempo por todos los circuitos de evaluación 55 de los componentes.

En otra posición del conmutador, los telegramas entrantes en el componente 6 individual respectivo son conducidos y evaluados en una instalación de evaluación 46. Por ejemplo, de esta manera se pueden conducir datos de fijación de parámetros al primer componente 6.

Si se trata de un cuadro puro de Ethernet, entonces se conduce este cuadro, en otra posición del conmutador, a lo largo de la trayectoria 50 alrededor de instalaciones de procesamiento de los usuarios con datos E/A especialmente críticos de tiempo, como por ejemplo los primeros componentes 6, directamente hacia la salida 41. De una manera correspondiente, en este caso con la instalación de conmutación 44, como reacción a que la identificación indica la ausencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, se conducen los datos por delante de la instalación 48 para la lectura de datos destinados para el componente 6 a partir del cuadro totalizador.

En la fase, en la que el conmutador puentea los componentes individuales con datos E/A puros críticos de tiempo, solamente se activa, por lo tanto, todavía los componentes individuales, que son del tipo 2 ó 3, con lo que se reduce claramente el tráfico de datos.

Además, de acuerdo con la invención, está previsto que se realice una división, por ejemplo temporal, de los tipos de telegramas. La longitud del cuadro totalizador y el tiempo necesario para su transmisión es calculable y constante. Después de que el cuadro totalizador ha sido transmitido, se conecta la transmisión de los telegramas de Ethernet. A tal fin, el usuario puede prever en la estación de cabeza 5 un cuadro de tiempo para cada fijación de parámetros, que es al menos tan grande como el tiempo que se necesita para la transmisión del telegrama más grande posible de Ethernet.

Puesto que la velocidad de transmisión dentro de la estación puede ser esencialmente mayor que la velocidad entre la SPS 3 y la estación de cabeza 5, se puede ajustar también, bajo aspectos de tiempo, un múltiplo integral n del tiempo que se necesita para la transmisión de un telegrama de tamaño máximo de Ethernet, cuando se dispone de reserva suficiente del sistema. De acuerdo con ello, en este desarrollo de la invención, la fijación de los parámetros de los componentes de la instalación 1 se realiza de tal forma que la transmisión de telegramas con cuadros totalizadores contenidos en el cuadro MAC de Ethernet y de otros telegramas se realiza en divisiones de tiempo sucesivas de longitud predeterminada.

Si los aparatos de Ethernet conectados, por su parte, quieren enviar datos, entonces no pueden hacerlo en cualquier instante discrecional, si deben evitarse colisiones, puesto que el final del cuadro totalizador es previsible. A tal fin, en los componentes individuales 7 y 11 está previsto, en el ejemplo mostrado en la figura 1, una memoria intermedia 25, que acumula datos a enviar, de manera que los componentes 7, 11 están instalados para transmitir los datos acumulados después de la transmisión del telegrama, que contiene el cuadro totalizador. En particular, la memoria intermedia 25 puede acumular y memorizar temporalmente a tal fin no sólo los datos sino ya los telegramas de Ethernet a emitir.

De acuerdo todavía con un desarrollo de la invención, los primeros componentes 5, 7, 9, 11 pueden estar configurados como repetidores de telegramas, que no contienen datos de cuadros totalizadores. Entonces en el caso de la transmisión de cuadros totalizadores, los componentes individuales 5, 7, 9, 11 funcionan como en el sistema Interbus conocido, pero en el caso de la transmisión de otros telegramas de Ethernet no destinados para los propios componentes, actúan como repetidores. En ambos casos, se utiliza la capa 2 normalizada de Ethernet.

El segundo conmutador sirve para la transmisión rápida de telegramas de Ethernet en la fase, que se conecta a la transmisión del cuadro totalizador. De esta manera, los telegramas de Ethernet para la evaluación solamente llegan a los componentes individuales del tipo 2 y 3.

Además, la fijación de los parámetros del sistema se puede realizar de tal forma que después de la transmisión de un telegrama de cuadro totalizador, se conectan uno o varios telegramas de Ethernet o se realiza una transmisión de los telegramas de Ethernet, por ejemplo, solamente después de cada x telegrama de cuadro totalizador. De una manera correspondiente, en esta forma de realización de la invención, la fijación de los parámetros de los componentes se realiza de tal manera que se mantiene una secuencia predeterminada de telegramas con cuadros totalizadores incrustados en el cuadro MAC de Ethernet y de otros telegramas.

Para conseguir una transmisión de datos rápida, a prueba de fallos, entre los primeros componentes 5, 7, 9, 11, estos componentes individuales se pueden montar directamente unos detrás de los otros. Pero también es posible prever entre dos componentes individuales una transmisión de datos que puede cubrir una distancia mayor. Entre los componentes individuales se mantiene con preferencia, además, una transmisión punta de punto a punto. Por lo tanto, otros usuarios de Ethernet, como por ejemplo segundos componentes 13 a 16 entre los primeros componentes individuales 5, 7, 9, 11 conectados de esta manera, no deberían conectarse directamente.

Finalmente, hay que indicar que el procedimiento es adecuado también para la transmisión de datos relevantes para la seguridad. En el caso de la transmisión de un telegrama de cuadro totalizador puede ser, por ejemplo, el protocolo Interbus-Safety o, en cambio, también en el caso de la utilización de usuarios ProfiNet, el protocolo Profisafe.

El técnico comprenderá que la invención no está limitada a las formas de realización ejemplares descritas anteriormente, sino que más bien se puede variar de múltiples maneras. En particular, las características de los ejemplos de realización individuales se pueden combinar también entre sí.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Instalación (1) con varios componentes (5, 7, 9, 11), conectados entre sí a través de una red Ethernet, en la que al menos uno primero de los componentes (5, 7, 9, 11) presenta una instalación para la lectura de datos, destinados para el componente, a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador, así como una instalación para la lectura del cuadro totalizador a partir de la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet, en la que al menos uno de los componentes (5, 7, 9, 11) de la instalación (1) presenta una instalación para la incrustación del cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y una instalación para la transmisión del cuadro MAC de Ethernet a través de la red Ethernet, en la que al menos uno de los componentes (5, 7, 9, 11) presenta una instalación para la inserción de una identificación en el cuadro MAC de Ethernet, que indica si la parte de datos del cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador, y en la que varios primeros componentes (5, 7, 9, 11) están conectados con la red Ethernet, en la que los componentes presentan un conmutador (54), con el que se puede puentear su registro de corredera (52) y una conexión de reconocimiento (55) que se puede conectar en la línea de transmisión, que reconoce una señal de control, caracterizada porque, después de la reacción a la señal de control, se lleva a cabo un aseguramiento simultáneo de los datos de los primeros componentes (5, 7, 9, 11).
2. Instalación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por una estación de cabeza (5) con una unidad maestra (20) para el control del tráfico del bus con al menos un componente (6), que presenta una instalación para la lectura de datos destinados para el componente (6) desde un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadros totalizadores.
3. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación para la incrustación del cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet está configurada para la incrustación de un cuadro totalizador común para varios, especialmente para todos los componentes (5, 7, 9, 11), con una instalación para la lectura de datos destinados para el componente desde un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador.
4. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por al menos un componente instalado para la inserción de datos en el cuadro totalizador, en reacción a la determinación de que está presente la identificación.
5. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación para la inserción de una identificación en el cuadro MAC de Ethernet está configurada para la inserción de la identificación en la cabecera del cuadro MAC de Ethernet.
6. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos un primer componente presenta una instalación de conmutación (44) que, como reacción a que la identificación indica la presencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, conduce los datos de cuadros totalizadores de la instalación para la lectura de datos destinados para el componente (5, 7, 9, 11) desde el cuadro totalizador.
7. Instalación de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque la instalación de conmutación (44), como reacción a que la identificación indica la ausencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, conduce los datos por delante de la instalación para la lectura de datos destinados para el componente (5, 7, 9, 11) desde el cuadro totalizador.
8. Instalación de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque ka instalación de conmutación (44) esta configurada para conducir los datos de otra instalación de procesamiento interna hacia el primer componente (5, 7, 9, 11) como reacción a que la identificación indica la ausencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, pero indica el destino de los datos de cuadros para estos componentes (5, 7, 9, 11).
9. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por al menos un segundo componente (11, 15, 16) conectado a través de la red Ethernet, que está configurado para el procesamiento de datos destinados para el componente a partir de un cuadro MAC de Ethernet por medio de un protocolo diferente de un protocolo de cuadros totalizadores.
10. Instalación de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por al menos un segundo componente (11) instalado para el procesamiento de datos de acuerdo con el protocolo de ProfiNet.
11. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos un primer componente (5, 7, 9, 11) está configurado como repetidor para telegramas, que no contienen datos de cuadros totalizadores.
12. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la fijación de los parámetros de los componentes se realiza de tal forma que la transmisión de telegramas con cuadros totalizadores contenidos en el cuadro MAC de Ethernet y de otros telegramas se realiza en divisiones de tiempo sucesivas de longitud predeterminada.
13. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la fijación de los parámetros de los componentes se realiza de tal forma que se mantiene una secuencia predeterminada de telegramas con cuadros totalizadores incrustados en el cuadro MAC de Ethernet y de otros telegramas.
14. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación comprende una instalación de fabricación automatizada.
15. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos un primer componente (5, 7, 9, 11) presenta una memoria intermedia (25), que acumula datos a enviar, en la que el componente está instalado para transmitir los datos acumulados después de la transmisión del telegrama con el cuadro totalizador.
16. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque varios primeros componentes (5, 7, 9, 11) están conectados en red entre sí en forma de anillo.
17. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación comprende al menos una estación E/A (2) con varios primeros componentes (5, 7, 9, 11), en la que los datos para los primeros componentes (5, 7, 9, 11) de la estación E/A (2) son transmitidos en telegramas con un cuadro totalizador, respectivamente, que contiene los datos de un ciclo de bus para los primeros componentes (5, 7, 9, 11).
18. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque varios primeros componentes (5, 7, 9, 11) están agrupados en una estación E/A (2), que es controlada por un control programable con memoria.
19. Procedimiento para la transmisión de datos en una instalación (1) con varios componentes (5, 7, 9, 11) conectados entre sí a través de una red Ethernet, especialmente en una instalación (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en particular para el control de un proceso de fabricación automático, en el que se genera un cuadro totalizador, se incrusta el cuadro totalizador en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y se inserta una identificación, en el que el cuadro MAC de Ethernet contiene un cuadro totalizador para el procesamiento de acuerdo con un protocolo de bus de campo, en el que el cuadro MAC de Ethernet se transmite entonces como telegrama a través de la red Ethernet y desde al menos un primer componente (5, 7, 9, 11), que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, en reacción a la determinación de si está presente la identificación, lee datos destinados para el mismo a partir de un cuadro totalizador de acuerdo con un protocolo de cuadro totalizador desde el cuadro totalizador en el cuadro MAC de Ethernet, en el que varios primeros componentes (6) están conectados con la red Ethernet, y en el que los componentes (6) presentan un conmutador (54), con el que se puentea su registro de corredera (52) y una conexión de reconocimiento (55) que se conecta en la línea de transmisión, caracterizado porque, después de la reacción a una señal de control reconocida por el circuito de reconocimiento (52), después de la transmisión de un telegrama con cuadros totalizadores contenidos en el cuadro MAC de Ethernet, se lleva a cabo un aseguramiento simultáneo de los datos de varios primeros componentes (5, 7, 9, 11).
20. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque el tráfico de bus con al menos un componente, que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, es controlado por medio de una unidad maestra (20) de una estación de cabeza (5).
21. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque en la estación de cabeza se genera con la unidad maestra un cuadro totalizador con datos de control, se incrusta en la parte de datos de un cuadro MAC de Ethernet y el cuadro MAC de Ethernet se transmite al menos a un componente (5, 7, 9, 11), que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, a través de la red Ethernet.
22. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 21, caracterizado porque varios, con preferencia todos los componentes (5, 7, 9, 11) con controlados con una instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir de un cuadro totalizador por medio de un protocolo de cuadro totalizador a través de datos de un cuadro totalizador común.
23. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 22, caracterizado porque desde al menos un componente (5, 7, 9, 11), que está configurado para el procesamiento de datos de acuerdo con un protocolo de bus de campo, como reacción a la determinación de que está presente la identificación, se insertan datos destinados para otro componente en el cuadro totalizador en el cuadro MAC de Ethernet.
24. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 23, caracterizado porque la identificación es insertada en la cabecera del cuadro MAC de Ethernet.
25. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 24, caracterizado porque una instalación de conmutación (44) del primer componente, como reacción a que la identificación indica la presencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, conduce los datos de cuadros totalizadores a una instalación para la lectura de datos destinados para el componente a partir del cuadro totalizador.
26. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 25, caracterizado porque la instalación de conmutación (44), como reacción a que la identificación indica la ausencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, conduce los datos por delante de la instalación para la lectura de datos destinados para el componente (5, 7, 9, 11) a partir del cuadro totalizador.
27. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 25 ó 26, caracterizado porque la instalación de conmutación (44), como reacción a que la identificación indica la ausencia de datos de cuadros totalizadores en el cuadro MAC de Ethernet, pero indica la determinación de los cuadros de cuadros para este componente, conduce los datos a otra instalación de procesamiento interna del primer componente (5, 7, 9, 11).
28. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 27, caracterizado porque la transmisión de telegramas con cuadros totalizadores contenidos en el cuadro MAC de Ethernet y de otros telegramas se realiza en divisiones de tiempo sucesivas de longitud predeterminada.
29. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 28, caracterizado porque se mantiene una secuencia predeterminada de telegramas con cuadros totalizadores incrustados en el cuadro MAC de Ethernet y de otros telegramas.
30. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 19 a 29, caracterizado porque los datos a emitir desde un primer componente son acumulados en una memoria intermedia (25) y son transmitidos, después de la transmisión del telegrama, con el cuadro totalizador.