MXPA00008628A - Sistema de comunicacion para un sistema de control sobre el ethernet y los ip networks. - Google Patents

Abstract

Esta Invención es una solución de Distributed Data para el control industrial sobre la cadena Ethernet-IP. El propósito de esta invención es la de proveer los medios para transmitir información de entrega crítica en una cadena Ethernet-IP, entre artefactos participando en un control industrial grande o una solución de automatización. Dicha tecnología conocida incluye la relación Ciiente/Proveedor, usando un Modbus (PI-MBUS-300) o cualquier otro campo de solicitud de mensajería. Esta invención al usar una relación publicador/suscriptor, seleccionador múltiple y soluciones de transmisión IP, y validación de datos usando estatutos de procedencia, provee un mejor desempeño, costos bajos de artefactos que usen esta solución, asícomo la capacidad de comunicación directa de uno a otro artefacto. Mas aún el desempeño obtenido con esta solución contesta a las necesidades de las solicitudes de tiempo-neto más demandantes. En adición, la simplicidad de la solución otorga capacidad para integrarlo en un simple y bajo costo de artefactos. Además proporciona comunicación directa entre artefactos y reduce el costo de las solicitudes globales. La presente invención puede, entonces, ser usada en todas las solicitudes en donde el artefacto tradicional (camión) o (camiones de campo) que se usa hoy (por ejemplo, DeviceNet, ControlNet, Fieldbus Fundation, Profíbus, Modbus+, WorldlIFIP, Interbus-S, Control, Automation, Process Control, Electrical Distribution, Building Automation, y otras solicitudes. De acuerdo con la presente invención, el sistema de comunicación contiene Comunicación sin un sistema de control. El sistema de comunicación tiene pluralidad de simples artefactos conectados a un intra-nivel de comunicación en cadena con otros simples artefactos. El sistema de comunicación también tiene por lo menos un artefacto inteligente conectado al intra-nivel de red de comunicación, cada simple artefacto siendo adaptado al intercambio de información, cada simple artefacto en el intra-nivel de comunicación en cadena. El sistema de comunicación puede tener pluralidad de intra-niveles de red de comunicación. El intra-nivel de red de comunicación puede ser conectado directamente por un núcleo conector de intra-nivel o por un núcleo conector de iter-nivel a través de un Inter-nivel de red de los artefactos inteligentes. Otras ventajas y aspectos de la presente invención vendrán aparentes adelante siguiendo la siguiente descripción de los dibujos y detalladas descripciones de la invenci

Description

SISTEMA DE COMUNICACIÓN PARA UN SISTEMA DE CONTROL SOBRE EL ETHERNET Y LOS IP NETWORKS El presente invento se relaciona a un sistema de automatización industrial y dispositivos controladores de campo dentro de un sistema de control digital distribuido. De manera más específica, el presente invento ser relaciona a las redes de comunicación para comunicación en tiempo real entre dispositivos simples, inteligentes así como otros dispositivos.

Antecedentes El uso del protocolo de red ethernet-internet (IP) es muy amplio dentro de las aplicaciones de la informática. Hasta ahora, dentro de las aplicaciones de control industrial y automatización, las redes de Ethernet- IP han sido usadas principalmente para transferir información sin problemas de tiempo. Por ejemplo, aunque la variedad de productos HP Ventera emplea una relación Publicista/suscriptor integrada al protocolo Tibco, la HP Ventura no está optimizada para tiempo real en aplicaciones automatizadas, e.g. no proporciona lineamientos de tiempo de la información publicada.

El presente invento es una solución para una Base de Datos Distribuida para control industrial sobre los NETWORKS del Ethernet- IP. El propósito de este invento es proporcionar los medios de transferencia para información en tiempo crítico dentro de una red de ethernet- internet entre dispositivos que participan en un control industrial de gran tamaño o solución automatizada. La tecnología conocida incluye la relación del servidor/cliente mediante un odbus (PI-MBUS-300) u otros protocolos tradicionales para la aplicación de mensaje. El presente invento, al emplear una relación de publicista/ suscriptor, IP Multicasting y soluciones de Transmisión, así como validación de base de datos usando lineamientos de tiempo, proporciona un mejor desempeño, menor costo de los dispositivos empleando esta solución, así como la capacidad de comunicación directa entre dispositivos. Además, el desempeño obtenido con esta solución responde a las necesidades de las aplicaciones de automatización de tiempo real más exigentes. Aunado a esto, la simpleza de la solución proporciona la capacidad para integrarla en dispositivos simples y de bajo costo. Más aún, la comunicación directa entre dispositivos reduce el costo de las aplicaciones globales. El presente invento puede y en consecuencia, ser usado en todas las aplicaciones en donde el los buses tradicionales o fieldbuses se emplean hoy en día ( por ejemplo, Devicenet, controlnet, fieldbus Foundation, Profibus, Modbus+, WordIFIP, Interbus-S, etc.). las aplicaciones del presente invento pueden incluir, por ejemplo, control industrial, automatización, control de proceso, Distribución eléctrica, Edificios Inteligentes y otras aplicaciones. De acuerdo al presente invento, un sistema de comunicación se proporciona para las comunicaciones dentro de un sistema de control. El sistema de comunicación tiene una variedad de dispositivos simples conectados a una red de conector interna, estando cada uno de estos dispositivos adaptados para intercambiar directamente información con los otros dispositivos simples. El sistema de comunicación también cuenta con por lo menos un dispositivo inteligente conectado a la red de conector interno, estando cada uno de estos adaptados para intercambiar directamente información con cada dispositivo simple en la red de comunicación interna. El sistema de comunicación puede tener una variedad de redes de comunicación interna. La red de comunicación interna puede estar directamente conectada a un conector interno o por un conector interno a través de la red de conexión interna de los aparatos inteligentes. Otras ventajas y aspectos del presente invento serán aparentes al leer la siguiente descripción de las ilustraciones y descripción detallada del invento.

Breve Descripción de las ilustraciones La Fig. 1 es un diagrama en bloque de una red de comunicaciones interna del presente invento. La Fig. 2 es un diagrama en bloque de una red de comunicaciones interna de la Fig. 1 con una variedad de dispositivos inteligentes en la misma.

La Fig. 3 es un diagrama de bloque de una red de comunicaciones interna del presente invento. La Fig. 4 es un diagrama de bloque de múltiples redes de comunicación conectadas a través de una conexión interna del presente invento. La Fig. 5 es un diagrama de bloque de las redes de comunicación interna múltiples conectadas a través de un conector interna del presente invento. La fig. 6 es un diagrama de bloque de una red múltiple de comunicaciones interna conectada a través de un conector interno, que muestra conexiones adicionales a otros aparatos y redes del presente invento.

La Fig. 7 es un diagrama de las conexiones de dispositivos en un solo grupo de una Base de datos Distribuida en Tiempo Real RTDDB del presente invento. La Fig. 8 es un diagrama en bloque de las múltiples comunicaciones internas conectadas a través de una conexión interna y mediante una conexión interna del presente invento. La Fig. 9 es una RTDDB con transferencia de datos de acuerdo al presente invento. La fig. 10 es una A- PDU Header para el RTDDB con trasferencia de datos encriptados de la fig. 9 La fig. 11 muestra un dispositivo simple con referencias lógicas de un acelerador. La Fig. 12 es una distribución del manejo de información del presente invento La Fig. 13 muestra ejemplos de Bases de datos Publicadas del presente invento.

Descripción Detallada Aunque este invento es susceptible a una inclusión de muchas maneras diferentes, se muestra en las ilustraciones y se describirá en el presente, la inclusión preferida del invento bajo el entendimiento de que la presente divulgación se debe considerar como un ejemplo y no pretende limitar el amplio del invento a las inclusiones ilustradas.

En referencia a las ilustraciones, el ethernet se puede emplear como un dispositivo de nivel 1 que se mencionará de ahora en adelante como Nivel 1 de ETHERNET, que puede incluir buses sensores, y se enfoca en la necesidad de muestrear el entorno físico de fabricación y proporcionar muestras en tiempo real a un nivel de control para toma de decisiones. Los servicios de mensaje , como el Modbus, se pueden emplear como una solución básica. Para las aplicaciones más exigentes con un alto desempeño, otras soluciones se han estudiado y evaluado. La solución de La base de datos distribuida en tiempo real RTDDB, empleando una propiedad de Multicasting del Internet user datagram protocol UDP, hace que sea posible el mejor uso de del ethernet con un alto desempeño. Se puede usar adicionalmente a por ejemplo, el Modbus.

Para referencia, el siguiente es un glosario de los términos empleados en el presente: (1 ) Modbus es una aplicación de mensajes (servicios Read/Write) que se usa como una solución de aplicación y también se usa para la configuración del RTDDB; (2) el RTDDB es una nueva aplicación de servicio especificada por la presente especificación, proporcionando una comunicación eficiente en el nivel 1 del ethernet usando la capacidad de multicasting del UDP; (3) los agentes son administradores de la red y son dispositivos configurados; (4) un administrador es un dispositivo que comúnmente se conecta al proceso (e.g. para realizar mediciones, adquisición de entrada, proporcionar salida y similares) también son dispositivos agentes. Ejemplos de dispositivos l/O, drives y administradores de control del motor MCC; (6) dispositivos inteligentes que son programables. También pueden ser administradores. Algunos ejemplos pueden ser las computadoras personales PC, controladores Lógicos Programables PLC, dispositivos especializados programables, interfaces de HUB HMI y Gateways; los intercambios de mensajes son otros sistemas de intercambio diferentes al RTDDB. (7)el estatus de refreshment se asocia a la información enviada por el dispositivo en la red. Indica que el data publisher está funcionando. El refreshment es útil cuando la comunicación todavía es cíclica y aún cuando la información misma sea inválida, debido a que el data publisher no está funcionando. El refreshment puede usar por ejemplo un timer, que marca el tiempo en el que el publisher escribe la información en la parte de la comunicación del dispositivo y en donde el refreshment es válido hasta que el timer expira; En el ETHERNET nivel 1 la solución del RTDDB está diseñada para cubrir las siguientes necesidades: comunicaciones de Intra level 1 (empleadas para distribuir los l/O) y comunicaciones interlevel 1 (usadas para intercambio entre PC, PLC y similares. Las comunicaciones en el RTDDB pueden mezclarse dentro del network físico del ethernet, o se pueden separar dependiendo del tamaño de la aplicación y del desempeño. Las comunicaciones del RTDDB también se pueden mezclar con por ejemplo, comunicaciones de Modbus.

En cuanto a la Fig. 1 , se muestra un ejemplo de comunicaciones internas. En una inclusión, el número de dispositivos 12 de la red o network 14 se encuentra entre 10 y 50 con un número máximo por debajo de 256. El dispositivo inteligente 16 en el network envía comandos cíclicos a los dispositivos simples 18 y al estatus de las salidas de los dispositivos simples. De manera correspondiente, los aparatos simples 18 envían de regreso al administrador un estatus de entrada y otra información, tan pronto como ocurre un cambio, en evento o con back-up cíclico. La comunicación directa entre dispositivos también puede ser proporcionada (por un reloj de sincronización). Los aparatos inteligentes también pueden participar en esta comunicación directa.

Se desea que todos los intercambios con el RTDDB tengan un alto desempeño. En una inclusión, el tiempo de respuesta de un cambio de input o de cualquier dispositivo al cambio correspondiente de output en otro dispositivo se prefiere en un tiempo de 10 milisegundos (ms), incluyendo dispositivo de procesamiento de input/output, aparato inteligente de procesamiento y cambios de network en donde: los retrasos por procesamiento dentro de dispositivos simples pueden ser de unos cuantos ms; los aparatos o dispositivos inteligentes como los PLC, usan tareas periódicas con un tiempo típico de 15 milisegundos para las tareas más rápidas; los retrasos en la red pueden ser de unos cuanto milisegundos si el ethernet no se sobrecarga. Además, la sincronización dentro de la inclusión entre los cambios del output en diferentes dispositivos correspondientes a un evento se prefieren en un tiempo de alrededor de unos cuantos ms. La distribución de reloj dentro de la inclusión proporciona la capacidad para la base de datos local de un evento en dispositivos con un ms de veracidad. Esto es especialmente útil en los sistemas de distribución en donde cada dispositivo tiene un reloj preciso, sincronizado por un reloj de distribución de red, usado para fechar y dar tiempo a eventos locales, que posteriormente son centralizados para discriminación y edición. En referencia a la fig. 2, los aparatos inteligentes redundantes 16 y 16', se pueden emplear en otra inclusión de la red de conector interno. Sin embargo, en esta inclusión, sólo un aparato inteligente se activa a la vez, y envía comandos a los dispositivos simples 18, mientras que otros dispositivos inteligentes escuchan al tráfico que viene de los agentes.

En referencia a la fig. 3, en una inclusión cada dispositivo inteligente 16, puede tener un grupo de hasta 256 dispositivos (incluyendo el dispositivo inteligente), intercambiando entre ellos el conector interno de comunicaciones. Como se indicó anteriormente, los dispositivos inteligentes 16 pueden ser redundantes. En una inclusión preferida, el número típico de dispositivos inteligentes 16 es de entre 4 y 16 con un número máximo debajo de 256.

En la inclusión que se muestra en la fig. 4, cada dispositivo inteligente 16, envía data de aplicación de manera cíclica (se usa para una sincronización entre tareas de aplicación). Los requerimientos de desempeño, no son tan altos para comunicaciones internas. Se ha observado que comúnmente, cada dispositivo inteligente 16 enviará 8 bytes de data cada 40 ms, en sistemas que cuentan hasta con 32 dispositivos inteligentes.

En lo referente a la fig. 4, las comunicaciones internas del RTDDB se pueden mezclar en la misma red física del ethernet. Además, en cuanto a I fig. 5, también pueden ser separados en diferentes redes físicas, como se muestra en donde la elección se toma , considerando el tamaño y el desempeño de la aplicación. Se debe entender que en cualesquiera de los casos, no existe comunicación RTDDB entre dispositivos simples de diferentes grupos. En cuanto a la fig. 6, las comunicaciones del RTDDB y el odbus se pueden mezclar en la misma red física del ethernet junto con cualquier otro tipo de dispositivo. En esta inclusión, los intercambios de mensajes (Modbus) no son parte de los intercambios del RTDDB. Los intercambios de mensajes se realizan entre cualquier dispositivo en la redes incluyendo: (1) cambios con otros dispositivos 20, que no participan en el sistéma RTDDB, localizado en la comunicaciones internas de las redes superiores; y (2) otros intercambios con aparatos simples 18 o inteligentes 16 (ej.: configuración y similares).

En cuanto a la fig. 7, dentro de la inclusión preferida de un sistema RTDDB, las agrupaciones 22 (sólo la que se ilustra) de hasta 256 dispositivos 24 se puede definir. Cada grupo 22 contiene cualquier tipo de dispositivos (inteligentes y/o simples) Los grupos múltiples son posibles dentro de un sistema RTDDB, y algunos dispositivos inteligentes pueden ser parte de diferentes grupos. Como se menciona anteriormente, se debe entender que no existe una comunicación entre dispositivos de diferentes grupos.

Dentro del grupo 22, cada dispositivo 24, publica frames del RTDDB. Estos Frames se publican ya sea cíclicamente o cuando un cambio o evento ocurre, a iniciativa del publicista. Los frames se envían en el network del ethernet 26 usando UDP e IP. Cada frame se puede enviar a un dispositivo (usando las direcciones individuales del IP), a un grupo de dispositivos dentro de un grupo (usando group Multicast Address), o al grupo, (Usando Cluster Multicast Address). Los grupos se pueden definir de manera dinámica.

En una inclusión, cada frame contiene varios tipos de información y cada dispositivo 22 se suscribe a la información o data que le interese. Los dispositivos en el grupo 22 se identifican individualmente por una identificación lógica y cada data es referenciada. También se proporcionan los medios para que un dispositivo simple sepa rápidamente cuando un frame contiene información en la que tenga interés. Un frame de RTDDB, también contiene un indicador de falla cuando ocurre una falla en el publicador. Cada data tiene un estatus asociado de refreshment para indicar el estado de la información correspondiente, produciendo parte del publicista y cada suscriptor también puede controlar la rapidez de la información recibida. Como se describe anteriormente, el sistema RTDDB, se puede emplear para responder a la necesidades de comunicación interna en donde un dispositivo Inteligente ( o dispositivo activo inteligente en un sistema redundante), realiza el Multicast cíclicamente de un frame que contiene información individual (comandos, outputs) para un grupo de dispositivos simples, usando su grupo de IP Multicast address. El grupo se define libremente por un dispositivo inteligente, considerando el límite de tamaño del frame.

Cada uno de los dispositivos simples decodifica los frames válidos recibidos, para extraer data que ha sido enviada al mismo. Por cada base de datos, el dispositivo simple controla su estatus de refreshment y establece un timer de rapidez. Cuando el estatus de refreshment es falso o cuando el timer, sale de tiempo o time-out, el suscriptor puede entrar en un modo específico de operación (ej., establece las salidas en posición fallback).

De manera similar, cada dispositivo simple envía al dispositivo inteligente su información publicada (inputs, medidas, y similares), usando el dispositivo inteligente IP address (que puede tener una dirección individual si sólo existe un dispositivo inteligente o dirección multicast se emplean dispositivos inteligentes redundantes). Cada información publicada por el dispositivo simple, puede ser enviada cuando ocurre un cambio o un evento (digital input Exchange), con un periodo mínimo de intersending y/o cíclico. Por ejemplo, un dispositivo digital l/O envía valores de input cuando ocurren cambios, con un tiempo mínimo de envío de 10 ms, y cíclicamente como back-up cada 100 ms. En otro ejemplo, un drive envía la velocidad del motor cada 100 ms.

Cabe mencionar que otras direcciones como la dirección de transmisión de la subred, que se dirige a otros dispositivos también se puede emplear (si sólo un grupo se usa en el sistema), pero debe ser usado con cuidado debido al impacto potencial debido a todos los dispositivos de la red que reciben todos los frames del multicast de la subred, y decodificándolos en software para saber si se interesan en cada frame. Se prefiere el uso de direcciones específicas o de multicast, porque la mayoría de los frame si interés son filtrados por el componente del ethernet.

Cabe mencionar que se prefiere un evento enviado por un dispositivo simple aun envío cíclico como la solución nominal siempre que sea posible, porque proporciona el mejor uso posible del ethernet que fue diseñado para eventos de transmisión y de rápidos tiempos de respuesta.

También como se describe anteriormente, el sistema RTDDB responde a las necesidades de comunicación interna, en donde cada dispositivo inteligente multicast de manera cíclica un frame que contiene data de aplicación para ser intercambiada entre los dispositivos inteligentes, usando el grupo Intelligent device cluster IP multicast address. Cada información cuenta con un estatus asociado indicando el estadio de la parte productora correspondiente del administrador.

Además, todos los dispositivos inteligentes interesados en esta información, la decodifican, controlan su estatus de refreshment y marcan su timer de velocidad. Cuando el estatus de refreshment o cuando se termina el timer, el suscriptor puede entrar en un modo específico de operación (modo local). En lo referente a la fig. 8, esta figura muestra como el sistema RTDDB se puede usar para responder a las necesidades mixtas entre el sistema de comunicación interno ( como se describe anteriormente).

Los aspectos preferidos del presente invento en cuanto a la iniciaiización, data reference, y el frame RTDDB se describen en detalle, a continuación. En cuanto a la iniciaiización en cada power-up antes de la fase de iniciaiización del RTDDB, cada dispositivo ha adquirido de preferencia sus parámetros IT que incluyen: dirección individual IP; IP sub-network mask; IP default gateway address. Estos parámetros pueden adquirirse, por ejemplo, un Bootstrap Protocol (BOOTP) solicitar un servidor BOOTP (para un dispositivo simple) o por medios locales (administradores que tienen herramientas de programación asociadas, HMI ).

Más aún, se debe prestar atención para tener una configuración coherente en el sistema (unidad del IP address, mismo IP sub-network mask), especialmente cuando se usen medios locales.

A continuación, la configuración de información del RTDDB debe ser adquirida incluyendo: identificación lógica de dispositivo; IP addresses a ser usadas; información de tiempo, y toda la información debe tener una referencia de 2 bytes.

Los contenidos detallados de la configuración de información, así como su adquisición, se especifica comúnmente en las especificaciones de los productos de cada dispositivo. Sin embargo, están especificadas dentro de los siguientes dispositivos: dispositivos simples, en comunicaciones internas, dispositivos inteligentes en comunicaciones internas, y dispositivos inteligentes usados en comunicaciones internas de internivel 1.

En cuanto a la configuración de los dispositivos simples empleados en las comunicaciones de intranivel 1 , en el momento en que cada dispositivo este listo para comunicarse usando, por ejemplo, el Modbus protocol sobre el TCP/IP, espera para que el administrador (o configurador global) escriba los valores significativos en los registros de configuración del RTDDB antes de comunicarse usando el protocolo RTDDB.

En una inclusión, los siguientes registros se puede escribir en cada dispositivo simple, usando los servicios del Modbus: En cuanto al registro de configuración, la identificación lógica es una palabra en offset F201. Este registro se puede leer y escribir usando, por ejemplo, comandos de Modbus, y el valor de default (en power up), es de FF FFh (sin configurar para RTDDB). Los valores significativos RTDDB se encuentran entre 0 y 255. Tan pronto como los valores significativos se escriben en este registro, el dispositivo simple empieza a usar el RTDDB. Cuando otros valores (primer byte no es igual a 0) se escriben en este registro, el dispositivo simple deja de usar el RTDDB.

Para la información primeramente publicada del dispositivo simple, su periodo de envío es especificado al enviar un registro de periodo. Otros periodos para la información publicada pueden ser especificados en registros específicos de aplicación. De preferencia, el periodo de envío es de una palabra en offset F202. Este registro se puede leer y escribir usando por ejemplo, comandos de Modbus, y el valor de default (en power up) es de FF FFh ( sin transmisión periódica). El periodo de envío es en incrementos de 1 ms. De preferencia, su valor mínimo es de 5 ms.

El periodo mínimo de ínter- envío para la primera información publicada de un dispositivo simple, se especifica por un registro de periodo de ínter- envío. Otros periodos de otra información publicada pueden ser especificados en la aplicación de registros específicos. El periodo mínimo de ¡nter-envío es de una palabra en offset F203. Este registro puede ser leído y escrito usando por ejemplo un comando de Modbus, y el valor de default (en power up) es de FF FFh (sin envío en cambio). El periodo mínimo de Ínter envío es en incrementos de 1 mis. Su valor mínimo es de 10 ms. La información o data es enviada al dispositivo inteligente usando la dirección IP del dispositivo inteligente. El valor de default es la dirección IP del primer Modbus cliente del agente ( con frecuencia su administrador). Este valor puede cambiarse por un administrador en cualquier momento. Las direcciones individuales deben ser escritas en estos registros, si se emplean dispositivos inteligentes redundantes. Para la información o data primeramente suscrita su periodo de velocidad se especifica por el periodo de registro de velocidad. Otros periodos para otra información suscrita se pueden especificar en la aplicación de registros específicos. De preferencia, el periodo de rapidez o velocidad es de una palabra en offset F204. Este registro se puede leer y escribir usando por ejemplo, el comando de Modbus, y el valor de default (en power up) es de 250 ms. El periodo de velocidad o rapidez es en incrementos de 1 ms. El valor FF FFh significa que no hay control de velocidad. Su valor mínimo es de preferencia de 15 ms. En cuanto a recibir IP multicast address, los dispositivos simples reciben data en su propia dirección individual, en la dirección de transmisión de sub -network y en la dirección receptora del multicast aplicable a un grupo de agentes dentro del grupo. No existe señal de dirección de multicast especificada en power up. Un nuevo valor s puede tomar en consideración sólo cuando se detiene el RTDDB. En cuanto a la configuración de los dispositivos inteligentes usados en las comunicaciones de intra nivel 1 , después de haber adquirido sus parámetros IP, cada administrador obtiene su información de configuración, por medios locales (herramientas de programación o HMI) o al solicitarla a un configurador global. Se desea que la siguiente información de configuración sea adquirida para iniciar las comunicaciones del RTDDB (1 ) identificación lógica del dispositivo inteligente dentro del grupo del intra nivel 1 ; (2) direcciones 1P de los dispositivos simples del grupo y correspondencia con sus identificaciones lógicas; (3) direcciones del multicast IP del grupo del dispositivo simple usadas para enviar los frames a grupos de dispositivos simples del grupo; (4) Intelligent device group IP multicast addresses empleadas para recibir frames de aparatos simples 8 si se emplean administradores redundantes); (5) Cluster IP Multicast Address, si se usa un aparato o dispositivo de intercomunicación directa. En cuanto a la configuración de los dispositivos inteligentes usados en el ínter -nivel 1 de comunicaciones, después de haber adquirido los parámetros IP, cada administrador, obtiene su información de comunicación por medios locales (herramientas de programación o HMI) o al solicitarlo a un configurador global. Dicha información de configuración de preferencia incluye: (1 ) Dispositivo Inteligente de identificación dentro del internivel 1 del grupo; (2) Dirección Multicast IP de internivel para intercambiar información con otros dispositivos inteligentes(el valor de default es una dirección de transmisión de la subred); y (3) longitud y periodos de aplicación de información enviada a otros administradores. De preferencia, por default, sólo una aplicación de data (referencia física primer byte 80 h) de 8 bytes de duración se envía a otros administradores cada 4 ms. Cada información dentro del sistema RTDDB de preferencia cuenta con 2 bytes de referencia.

En una inclusión, se pueden emplear dos tipos de referencia: la referencia física y la lógica. La referencia física se usa cuando el segundo byte del 2 byte de referencia es la identificación lógica del dispositivo de uno de los dispositivos participando en el intercambio. El primer byte de referencia indica que dispositivo de información es buscado. La sintaxis de la información así como la semántica se especifican por la especificación del dispositivo. La referencia física es muy útil en los siguientes intercambios, en donde esta referencia proporciona configuración automática de referencia de información o data, tan pronto como se hayan configurado las identificaciones lógicas del dispositivo: (1) intercambio con un dispositivo simple (data enviada o recibida por un dispositivo simple), en donde la información puede subclasificarse en data de aplicación (valores l/O, medidas, comando, y similares), e información de sistemas (configuración, parámetros, estatus, default, y similares); (2) la información enviada por un dispositivo inteligente a otros dispositivos inteligentes. La referencia lógica está en donde no existe referencia para cualquier dispositivo de identificación lógica. La referencia lógica de los subtipos se define como una referencia universal lógica y asignada de manera dinámica a una referencia lógica. La lógica universal es en donde la información referenciada, sintaxis y semántica se especifican por la presente especificación. Este tipo de referencia es útil para aquella información que pueda ser empleada en cualesquiera de los sistemas. La referencia lógica dinámicamente asignada es donde cualesquiera de los medios se pueden emplear para asignar una referencia a la información que puede ser de cualquier tipo.

La siguiente tabla especifica el rango de valores reservados para cada tipo de referencia.

Tipo de Primer byte Segundo byte Uso Ejemplo referencia Referencia 01 h a 3 Fh Identificación Información de Dispositivo física Valores lógica de aplicación inteligente — impares dispositivo enviada a un dispositivo simple dispositivo simple en simple intranivel 1 de comunicación es 4lh a 7Fh Dispositivo Data del Dispositivo valores simple de sistema inteligente — impares identificación enviada a un dispositivo lógica dispositivo simple en nivel simple de intra comunicación 1 OOh a 3 Eh Dispositivo Data de Dispositivo valores pares simple de aplicación simple — identificación enviada por un dispositivo lógica dispositivo inteligente en simple intranivel 1 de comunicación 40h a 7Eh Dispositivo Información Dispositivo valores pares simple de simple simple — identificación enviada por un dispositivo lógica dispositivo inteligente en simple intranivel 1 de comunicación 80 h a 8 Fh Dispositivo Información Dispositivo inteligente de enviada por un inteligente — identificación dispositivo dispositivos lógica inteligente inteligentes en internivel 1 de comunicación Referencia 9000h a 9000H a 9 Referencia lógica 9FFFh FFFh universal de información (reloj... )Comu nicación directa entre dispositivos en intra o ínter nivel 1 de comunicación Referencia AOOOh a FFFh AOOOh a FFFh Data con Cualquier lógica referencia comunicación dinámicament e asignada Se debe notar que la información diferente dentro de un grupo debe tener una referencia de data diferente. La misma referencia de data o información se puede emplear para información en diferentes grupos dentro de un sistema de RTDDB. En cuanto al tema de encriptar el frame del RTDDB, cada dispositivo puede publicar frames de RTDDB que sean enviadas en el ethernet network usando el UDP y el IP. Los frames se publican ya sea en ciclos o cuando un cambio o evento ocurre. Cada frame se puede enviar a un dispositivo usando una dirección Individual IP, a un grupo de dispositivos usando el segmento de la red usando la dirección de multicast IP de grupo, o el segmento de la red usando una dirección IP de la subred de transmisión. Otros grupos se pueden definir de manera dinámica.

Como se indica anteriormente, cada frame contiene una o varias datas y cada dispositivo suscribe información o data en la que se interese. Además, cada dispositivo en el segmento del network se identifica de preferencia por una identificación lógica y cada data se referencia.

Una indicación de fault es proporcionada por el frame cache para indicar cuando ocurre una falla en el publicador. Además, cada base de datos cuenta con un estatus asociado de refreshment, que puede indicar el estado de la información correspondiente produciendo parte del publicador. Cada suscriptor puede controlar la rapidez de la información recibida. Un administrador de la red, usando servicios de mensaje u otros servicios de comunicación conforma la configuración del RTDDB de cada dispositivo. La configuración del RTDDB incluye dispositivos de identificación lógica, referencias de bases de datos, información de tiempo y direcciones de multicast IP. De preferencia, todos los dispositivos participantes en el sistema RTDDB tiene la misma subdirección de IP. También, es recomendable que ningún enrutador se use dentro del sistema RTDDB. En la fig. 9 la parte de aplicación 28 del frame publicado está compuesto de 5 campos diferentes: (1 ) A-PDU header 30; (2) indicador de falla 32; (3) acelerador 34; (4) Campo de administración de información36; (5) y campo de valor de data 38. La fig. 10 muestra la inclusión preferida de A-PDU header 30 con un indicador de mensajes 40 indicador RTDDB 42 e indicador de longitud del mensaje 44. En cuanto al indicador de falla, cada frame contiene un indicador de falla indicando cuando ocurre una falla en el dispositivo del publicista. Un valor diferente de O indica falla. El encriptamiento de este byte es una aplicación específica. Esta indicación se puede usar para indicar rápidamente a otros dispositivos participantes en esta aplicación que ocurre una falla (rápida indicación de una falla de vigilancia en un dispositivo simple, enviada al dispositivo inteligente, o rápida indicación de un aparato inteligente en modalidad local, enviado a otros dispositivos inteligentes). El campo del acelerador 34 se usa para proporcionar la capacidad para saber rápidamente si la información se puede enviar a un dispositivo en el resto del frame. Este acelerador es especialmente útil con dispositivos simples. Este campo de preferencia cuenta con un síntesis de 5 bytes de toda la data referenciada e incluida en el frame: Data reference type 1 byte Simple device logical references 4 bytes El primer byte de los tipos de referencia de data, es un hilo de 8 bits indicando que tipos de referencias de datos se usan en el frame, en base al primer byte de cada referencia de datos: El Bit se establece en cero Si el bit 7 o el bit 6 del byte previo se marca en 1 , los siguientes 4 bytes (byte a byte 4, se muestran en la fig. 11) son un hilo de 32 bits indicando a que grupo de identificación lógica están dirigidos (los bits correspondientes se marcan en 1 ). Por ejemplo, el Bit O indica que por lo menos un dispositivo tiene una identificación lógica O a 7 de dirección, el bit 1 indica que por lo menos un dispositivo tiene una identificación lógica de 8 al 15; el bit 31 indica que por lo menos un dispositivo cuenta con identificación lógica de 248 a 255 de dirección. Si el bit 7 y el bit 6 del byte previo se marca en cero, byte 1 al 4 se marcan en cero. El campo de manejo de información de preferencia tiene una estructura identificada en la fig. 12. El campo de administración 46 da la longitud del resto del campo de administración en bytes. Por cada base de datos, un índice (2 bytes word 48) proporciona la posición del valor de la información: este es el número del byte desde el principio del campo de manejo de información y después del primer byte de data (no incluido).

De preferencia, cada base de datos cuenta con la siguiente estructura: n dL .dn rf, en donde n es igual a la longitud de la información en bytes ( limitando la extensión de la misma a 255 bytes), di es igual al valor del primer byte (primer byte de información), dn es igual al valor del último byte (último byte de data), rf es igual al estatus de refreshment que puede indicar el estado de la información correspondiente produciendo para del publicista: xxxx xxxO cuando es inválido, y xxxx xxx 1 cuando es válido. En donde x significa la aplicación específica. Más aún, cada suscriptor, puede controlar la velocidad de la información recibida. La fig. 13 muestra ejemplos de los frame publicados. En particular, el número 50 muestra un application layer frame para enviar a un dispositivo simple, una identificación lógica 32, una información fresca de una palabra con referencia física de primer byte 01 , sin ninguna falla. El número de referencia 52 muestra un application layer frame para enviar a dos dispositivos simples, en las identificaciones lógicas 32 y 33, una nueva información de una palabra con referencia física de primer byte 01 sin ninguna falla. El número de referencia 54 muestra un application layer frame para enviar a un dispositivo simple una identificación lógica 07, una información nueva de una palabra con un primer byte 00 de referencia física sin falla. El número de referencia 56 ilustra un application layer frame para enviar por medio de un dispositivo simple, una identificación lógica 07, dos nuevas informaciones de 2 palabras con referencia física en el primer byte 00 y 02 sin falla. El número de referencia 58 ilustra una application layer frame para enviar por un dispositivo una información nueva de una palabra con referencia lógica AOOOh, sin falla. El número de referencia 60 muestra un application layer frame para enviar por un dispositivo dos nuevas informaciones de una palabra con referencia lógica de AOOOh t A001 h sin falla. La fig. 62 muestra un application layer frame para enviar un dispositivo inteligente con identificación lógica 32, a otros dispositivos inteligentes, un default nuevo de data de 8 bytes con referencia física del primer byte de 80, sin falla. La fig. 82 muestra un application layer frame para enviar un dispositivo inteligente a una identificación lógica 32, a otros dispositivos inteligentes, dos de nueva información de una palabra con referencia física en el primer byte de 80 y 81 sin falla.

Cabe mencionar que esta estructura proporciona una capacidad de direcciones para 32 de información, teniendo cada una hasta 4 palabras de aplicaciones , (extensión del application frame es de 458 bytes sin A-PDU), o 8 datas con 16 palabras de aplicación y 24 datas con 1 palabra de aplicación (extensión total del frame es de 504 bytes sin el A-PDU). En una inclusión, se puede proporcionar un adaptador de comunicación, para estar en interfase entre el cuerpo de transferencia, que puede ser parte de un dispositivo simple, y la red de comunicaciones puede tener dispositivos simples y cada dispositivo inteligente conectado en el mismo. El cuerpo de transferencia incluye una variedad de registros de transferencia para comunicar la información relacionada a los dispositivos de campo, y un registro de identificación para identificar data relacionada con los dispositivos de campo. Más aún, una porción de la interfase se proporciona y cuenta con un puerto de comunicación con el registro de identificación, un puerto de transferencia con el registro de transferencia, en donde el cuerpo de transferencia está adaptado para conectarse directamente y comunicarse con cada dispositivo inteligente a través de una porción de interfase. Además, el adaptador de comunicaciones se puede conectar y desconectar a un cuerpo de transferencia a través de un puerto de transferencia y el puerto de identificación, en donde el adaptador de comunicaciones está configurado para comunicarse con un tipo específico de dispositivo inteligente. Dicho adaptador de comunicaciones se divulga por ejemplo en la patente N° 09/036,565, archivada el 9 de Marzo de 1998, e incorporada en el presente como referencia. Aunque las inclusiones específicas han sido ilustradas y descritas, numerosas modificaciones surgen sin alejarse de manera significativa del espíritu del invento, y el ámbito de protección se limita solamente al ámbito de las reivindicaciones que lo acompañan.

Claims (23)

REIVINDICACIONES

1 . - un sistema de comunicaciones dentro de un sistema de control, el primero incluye: una variedad de dispositivos conectados a una red de comunicaciones, cada dispositivo está adaptado para intercambiar directamente información con otros dispositivos; uno de los dispositivos envía un frame en la red usando el protocolo de usuario de Internet en la etapa de transporte y protocolo de Internet; y por lo menos otros dispositivo, si les interesa, para recibir el frame proveniente de la red.

2. - el sistema de comunicación de la reivindicación 1 en donde el frame es enviado a un dispositivo conectado a la red usando la dirección individual del usuario dentro del protocolo Internet.

3. - el sistema de comunicación de la reivindicación 1 en donde el frame es enviado a un grupo de dispositivos conectados a la red empleando un protocolo de grupo de dirección de multicast de Internet Cluster Internet protocol multicast address.

4. - el sistema de comunicación de la reivindicación 1 en donde el primer frame es enviado a todos los dispositivos de la red usando el Cluster Internet protocol multicast address.

5. - el sistema de comunicación de la reivindicación 1 en donde el frame se publica cíclicamente.

6. - el sistema de comunicación de la reivindicación 1 en donde el frame se publica cuando ocurre un evento predeterminado.

7. - el sistema de comunicación de la reivindicación 1 en donde el frame contiene data y algunos dispositivos se suscriben a la data.

8. - el sistema de comunicación de la reivindicación 1 en donde el frame es recibido por un dispositivo conectado a la red, teniendo un estatus de refreshment y un timer de velocidad de respuesta de la información recibida.

9. - el sistema de comunicación de la reivindicación 1 en donde el frame incluye un campo indicador, un campo de aceleración, y un campo de administración para desencriptar el frame.

10. - el sistema de comunicación de la reivindicación 1 en donde los dispositivos se marcan inicialmente a una configuración de default para minimizar la comunicación en la red.

11. - un sistema de comunicación para comunicaciones dentro de un sistema de control, el sistema comprende: una variedad de dispositivos conectados a una red de comunicaciones internas, cada dispositivo simple está adaptado para intercambiar directamente información con otros dispositivos simples; por lo menos un dispositivo inteligente conectado a una red de comunicaciones interna en donde cada dispositivo inteligente está adaptado para intercambiar directamente información con cada uno de los dispositivos simples en la red de comunicaciones interna . y uno de los dispositivos que envían un marco a la red utilizando el protocolo de datos del protocolo de Internet.

12. - un sistema de comunicaciones para comunicaciones dentro de un sistema de control, el sistema incluye: una variedad de dispositivos de entrada y salida conectados a una primer red de comunicaciones interna, cada dispositivo simple está adaptado para intercambiar directamente información con los otros dispositivos dentro de la primer red de comunicaciones interna; por lo menos un controlador lógico programable conectado al primer nivel de comunicaciones interna, cada controlador lógico, es programable y está adaptado para intercambiar directamente información con cada dispositivo de entrada y salida en el primer nivel de la red de comunicación interna; una variedad de dispositivos de input/output conectados a un segundo intranivel de la red de comunicaciones, estando cada uno de estos adaptado para intercambiar data directamente con los otros aparatos de entrada/salida dentro de un segundo intranivel de una red de comunicaciones; por lo menos un controlador lógico programable conectado a un primer nivel de comunicaciones interna de la red, cada uno de estos adaptado para intercambiar directamente información con cada dispositivo de entrada/salida en el segundo nivel de la red de comunicaciones internas; y un conector interno para conectar directamente la primer nivel de intercomunicación de la red a un segundo nivel de intercomunicación de la red.

13. - el sistema de comunicación de la reivindicación 12 en donde uno de los dispositivos del primer nivel de la intra red de comunicación envía un frame en el primer intranivel de la red usando la capa de transporte del protocolo de Internet y el protocolo Internet.

14. - el sistema de comunicaciones de la reivindicación 13 en donde el frame se envía a un dispositivo conectado a un primer intranivel de la red de comunicación, usando una dirección de protocolo individual de Internet.

15. - el sistema de comunicación de la reivindicación 13 en donde el frame es enviado a un grupo de dispositivos al primer internivel de la red usando un grupo de direcciones de multitransmisión con protocolo de Internet.

16. - el sistema de comunicación de la reivindicación 13 en donde el frame es enviado a todos los dispositivos conectados al primer internivel de la red usando un grupo de direcciones de multitransmisión dentro del protocolo de Internet.

17. - el sistema de comunicaciones de la reivindicación 13 en donde el frame se publica de manera cíclica.

18. - el sistema de comunicaciones de la reivindicación 13 en donde el frame se publica cuando ocurre un evento predeterminado.

19. - el sistema de comunicaciones de la reivindicación 1e en donde el frame que contiene la información y algunos de los dispositivos conectados al primer nivel de la Intranet se suscriben a la información (data).

20. - el sistema de comunicación de la reivindicación 13 en donde el frame es recibido por un dispositivo conectado a un primer nivel de la Intranet con un estatus de refreshment y un timer de velocidad que responde a la información recibida.

21. - el sistema de comunicación de la reivindicación 13, en donde el frame incluye un campo de indicación, un campo de aceleración, y un campo de administración para desencriptar el frame.

22. - el sistema de comunicación de la reivindicación 12 en donde los dispositivos de entrada/salida, se marcan inicialmente en la configuración de default para minimizar la comunicación en la red.

23. - el sistema de comunicación para comunicación dentro de un sistema de control en donde el primero incluye: una variedad de dispositivos simples conectados a un primer intranivel de una red de comunicación, cada dispositivo simple está adaptado para intercambiar directamente información con otros dispositivos simples dentro del primer nivel de la intrared de comunicaciones. Por lo menos un dispositivo inteligente está conectado a un primer intranivel de la red de comunicaciones, cada dispositivo inteligente está adaptado para intercambiar directamente información con un dispositivo simple en el primer intranivel de comunicaciones de la red; una variedad de dispositivos simples conectados a un segundo intranivel de la red de comunicaciones, cada dispositivo simple está adaptado para intercambiar directamente información con otros dispositivos simples dentro del segundo nivel de la red de comunicaciones; por lo menos un dispositivo inteligente conectado al primer nivel de la intrared de comunicaciones, estando cada uno adaptado para intercambiar directamente información con un dispositivo simple en el segundo intranivel de la red de comunicación; y un conector interno para conectar directamente cada dispositivo inteligente al primer nivel de comunicaciones de la red a cada dispositivo inteligente en el segundo nivel de la red de comunicaciones.