MXPA01008827A - Apilamiento ethernet dual para acceso a maxima velocidad a un controlador logico programable. - Google Patents

Apilamiento ethernet dual para acceso a maxima velocidad a un controlador logico programable.

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MXPA01008827A
MXPA01008827A MXPA01008827A MXPA01008827A MXPA01008827A MX PA01008827 A MXPA01008827 A MX PA01008827A MX PA01008827 A MXPA01008827 A MX PA01008827A MX PA01008827 A MXPA01008827 A MX PA01008827A MX PA01008827 A MXPA01008827 A MX PA01008827A
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task
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Abstract

Un sistema de control incluye una interfaz web de Internet con una red de al menos un sistema de control logico programable que corre un programa de aplicaciones para controlar dispositivos de salida en respuesta al estado de dispositivos de entrada. La interfaz web corre paginas web a partir de una tarjeta Ethernet acoplada directamente al plano posterior del PLC controlador logico programable e incluye un interprete de protocolo HTTP, un controlador de plano posterior de PLC, un apilamiento TCP/IP, y un kernel de tarjeta Ethernet. La interfaz web provee acceso al plano posterior del PLC mediante un usuario en un lugar remoto, mediante Internet. La interfaz traduce los protocolos de Ethernet, TCP/IP y HTTP estandar en la industria, usados en Internet, en datos capaces de ser reconocidos por el PLC. Usando esta interfaz, el usuario puede recuperar todos los datos pertinentes referentes a la operacion del sistema controlador logico programable.

Description

APILAMIENTO ETHERNET DUAL PARA ACCESO A MÁXIMA VELOCIDAD A UN CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE Campo Técnico ^ La invención de la solicitante se refiere generalmente al campo de controladores programables y, mas particularmente, a un sistema para acoplar una red de controladores programables a través de una red de Internet para un dispositivo de monitoreo y control . Solicitudes Relacionadas Esta solicitud es una continuación en parte de la solicitud de patente US No. de Serie 08/303,458, la cual es una continuación en parte de la solicitud de patente US No. de Serie 09/927,005. Esta solicitud también está relacionada con las siguientes solicitudes cedidas comúnmente, intituladas "Aparato para controlar comunicaciones de red de Internet", solicitud de patente US No. de Serie 08/926,837, y "Método de comunicaciones de nivel de aplicación de mensajes (MODBUS) por Ethernet a nivel de transporte (TCP) y aparato para un sistema de entrada/salida terminal modular", solicitud de patente US No. de Serie 09/166,870. Los contenidos de estas solicitudes son incorporados en la presente expresamente por referencia. Antecedentes de la Invención Los sistemas y procesos de monitoreo y control remotos han tomado muchas formas. En el pasado, las líneas dedicadas se convirtieron en la forma mas común de comunicación entre un sistema de control y un sitio remoto. Esto tiene una aplicación limitada, ya que el sistema de control no era accesible desde múltiples ubicaciones. Los modems han hecho posible entrar al sistema de control desde diferentes ubicaciones, pero estos tipos de sistemas se restringen generalmente a descargar y cargar archivos de datos. Proporcionar cualquier tipo de función de control entre ubicaciones es bastante limitado en este tipo de ambiente. Adicionalmente, un usuario terminal generalmente requiere una interfaz personalizada para entrar al sistema de control . Con el desarrollo de Internet, y su web mundial que proporciona una plataforma de entrega para organizar datos de Internet a través de ligas de hiper-texto, puede diseñarse un sistema servidor cliente que dará a cada usuario terminal el mismo tipo de una interfaz amigable de usuario con el mismo acceso universal a servicios en la web. La web es una red de documentos llamados sitios o páginas almacenados en computadoras servidores a través del mundo. Cada página usualmente contendrá texto, algún tipo de ofertas de multimedios tales como imágenes gráficas, video, o audio, y posiblemente ligas de hiper-texto a otros documentos. Un navegador permite a un usuario leer las páginas e interactuar con las opciones asociadas con ellas. El navegador es un programa de software gráfico que envía comandos al sitio web de Internet y despliega cualquier información que está disponible en la página. Varios programas de navegador están disponibles comercialmente de diferentes fabricantes. La red de Internet emplea métodos diseñados para manejar miles de computadoras de propósito general que comparten un sólo cable, y por lo tanto no tiene la habilidad de diferenciar el tráfico en términos de su propósito o lo crítico de sus datos. Internet ya no es una red de computadoras que comparten un sólo cable, sino mejor dicho una red de ligas de punto a punto interconectadas que involucran tanto estaciones de propósito general como componentes de infraestructura especializada tales como ruteadores y paredes de fuego. El tipo de computadora personal o estación de trabajo usada por el usuario terminal para conectarse a la web no es de importancia. La comunicación por Internet y otras redes requiere de uno de varios tipos de protocolos. Los protocolos tales como el protocolo de Internet (IP) proporcionan transferencia de archivos, correo electrónico, y otros servicios. Un lenguaje de programación de Sun Microsystems, conocido como Java, junto con el Lenguaje de Mareaje de Hiper-texto (HTML) usado para diseñar esquemas y gráficos para un sitio o página web, ha extendido la tecnología de Internet tal que un sitio web puede usarse para aplicaciones dinámicas, comúnmente llamadas applets, que pueden descargarse y correrse por el usuario terminal . Estos applets se interpretan y coren dentro de un navegador web y han sido __? £t5_^_ fej_j.l restringidos generalmente a procesamiento de palabras y usos similares. Descargar y correr applets puede ser lento en comparación con otros tipos de lenguajes compilados. Las reglas' de seguridad impuestas en un navegador y hechos valer por el propio lenguaje Java previenen a los applets de obtener ciertos datos de cualquier otro dispositivo distinto del propio servidor web. Los controladores lógicos programables (PLCs) son usados ampliamente en control de industria y procesos. Muchos fabricantes proporcionan información de automatización de industria usando Microsoft Windows y otros tipos de ambientes de redes de comunicación. Estas redes usualmente son lentas, y no son de acceso universal y están limitadas a supervisión e intercambio de datos. El control puede implementarse, pero dado que las redes de comunicación son no deterministas, el control no es en tiempo real. Las redes industriales especializadas que usan alternativas de barra colectora de campos patentada pueden ser muy costosas. Se requieren productos de conversión para permitir que la información se lleve sobre esas redes para ser visible en una red de propósito general. Hay costos de instalación y otros despliegues significativos asociados con la existencia de tales dispositivos intermedios. Las paredes de fuego entre el servidor web y la aplicación son diseñadas para resolver problemas de seguridad y no son diseñadas para un alto desempeño. Sería deseable desarrollar un sistema de control de automatización donde un usuario pudiera usar redes generales, comerciales, tales como Internet, en lugar de redes industriales especializadas para supervisar de forma remota dispositivos de control de automatización como PLCs. También es deseable, a medida que las redes de comunicación se vuelven mas rápidas y mas datos se intercambian por PLCs en la operación de un sistema de control, crear el método mas rápido de transportar datos posible. Lo mas rápido que sean los medios de comunicación entre un dispositivo PLC y sus dispositivos de entrada/salida (I/O) , lo mas cercano que un proceso puede ser controlado. Adicionalmente, la comunicación de alta velocidad entre PLCs puede lograrse para acoplar de forma cerrada una aplicación de control distribuido. Sin embargo, a medida que la transferencia de datos se vuelve mas rápida, deben desarrollarse métodos mejorados de recibir, procesar y transmitir datos deben para implementarla . Compendio de la Invención Otras características y ventajas de la invención, las cuales se cree que son novedosas y no obvias, serán aparentes a partir de la siguiente descripción, tomada en conjunción con los dibujos acompañantes, en los cuales se muestra una forma de realización preferida de la invención. Se hará referencia a las reivindicaciones para interpretar el alcance total de la invención, el cual no es necesariamente representado por tal forma de realización.
Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 muestra un diagrama de bloques global de un sistema típico que ilustra la relación entre un usuario en una ubicación remota y un sitio web de Internet usado para supervisar 5 un sistema de control de proceso de acuerdo con la presente invención. La figura 2 es una diagrama de bloques básico de la presente invención ilustrando una interfaz de Internet para un sistema de controlador lógico programable. 10 La figura 3 es un diagrama de bloques del módulo de servidor Web ilustrado en la figura 2 de acuerdo con la presente invención. La figura 4 es un página mimética disponible para un usuario en una ubicación remota usando un navegador, que ilustra 15 la presente invención para supervisar un sistema de controlador programable . Descripción Detallada de la Invención Aunque esta invención es susceptible a formas de realización de muchas formas distintas, una forma de realización 20 preferida será descrita e ilustrada en detalle en la presente. La presente divulgación ejemplifica los principios de la invención y no debe considerase como una limitación de los aspectos mas amplios de la invención a la forma de realización particular descrita . 25 La figura 1 muestra un diagrama de bloques global del '_»<*£"'?*' -7- sistema típico que ilustra la relación entre un usuario 2 en una ubicación remota y un sitio web de Internet 4 usado para supervisar un sistema de control de proceso 6. El usuario 2 tendrá una computadora personal (PC) 8 que tenga un navegador 10 disponible comercialmente, tal como Navigator de Netscape Communication o Internet Explorer de Microsoft, instalado para ver los contenidos en un sitio web 4 por un monitor 12 a través de una red, tal como Internet 14. La PC proporciona una interfaz ser humano-máquina (HMI) remota al sistema de control de proceso 6. Varios servicios de interconexión están disponibles fácilmente- para proporciona la interconexión física y eléctrica desde la PC a la propia Internet 14. Internet 14 es una colección de redes de comunicación mundiales independientes que se interconectan una a otra y funcionan como una sola entidad de conexión. La comunicación se basa en un esquema base cliente-servidor, usando un número de protocolos establecidos que permiten la comunicación y transferencia de archivos entre el cliente y el servidor. El protocolo mas ampliamente usado es el protocolo de Internet (IP) . El sitio web 4 incluye una interfaz de red 16 que tiene una dirección de Internet única 18, un servidor 20, y un programa de aplicación 22. El servidor 20 actúa como un intérprete del protocolo de transferencia de hiper-texto (HTTP) , el cual usa un protocolo de control de transmisión (TCP) en conjunción con el protocolo de Internet, a través de un apilamiento 24 de protocolo de control de transmisión/protocolo de Internet (TCP/IP) para inf psactuar con la interfaz de red 16 y el programa de aplicación 22. Esto habilita la transferencia de datos entre el programa de aplicación 22 y el usuario 2 a través de Internet 14. El programa de aplicación proporciona datos del sistema de control de proceso 6. Estos datos pueden usarse para supervisar el proceso de control por el usuario 2 en la ubicación remota. El apilamiento 24 habilita las transferencias de datos por Internet 14 entre el usuario 2 y el sitio web 4 como se requiere por los varios niveles especificados por el protocolo IP. El usuario 2 puede conectarse a Internet 14 usando uno de un número de proveedores de servicio de Internet e introducirá la dirección del sitio web 4 cuando se conecte. El sitio web 4 desplegará una página de inicio que puede contener texto, algún tipo de oferta de multimedios, tales como imágenes gráficas, video, o audio, y posibles ligas de hiper-texto a otros documentos. El navegador 10 enviará órdenes al sitio web 4, el cual usará el programa de aplicación 22 para desplegar cualquier información disponible del sistema de control de proceso 6. El navegador 10 funciona como una interfaz ser humano-máquina remota o control HMI del sistema de proceso de control, como se detallará a continuación. La figura 2 muestra un diagrama de bloques básico de la presente invención ilustrando la interfaz de Internet para un sistema de controlador lógico programable. El sitio web 4 incluye la interfaz de red 16 que tiene una dirección de Internet única 18 y un servidor web 30. El servidor web 30 proporciona la página de inicio para el sitio web. Una pared de fuego o seguridad para el sistema global puede incluirse en el servidor web 30, pero se mantiene generalmente como parte de la interfaz de red 16. Adicionalmente a proporcionar seguridad para varias páginas en el sitio, el usuario puede deshabilitar el servidor web 30. Una contraseña y lista de usuarios se proporcionan en los archivos de configuración original almacenados en el servidor web 30 que son descargados desde un servidor remoto. La protección del archivo de configuración es proporcionada entonces por el servidor remoto y el servidor web 30 a través de la contraseña y la lista de usuarios. El servidor web 30 proporciona una conexión directa para un controlador lógico programable (PLC) 32 a Internet 14 por medio de conectar el servidor web 30 dentro de su plano posterior 34. El servidor web 30 proporciona ambas interfaces de cliente y servidor. Todas las señales entre el PLC 32 y el servidor web 30 son a través del plano posterior 34 en lugar de sobre un conjunto de cables que tendrían que estar normalmente acoplados a módulos de entrada/salida que son a la vez conectados dentro del plano posterior 34. Las señales del plano posterior incluyen direccionamiento, control, datos, y energía. La interfaz de cliente permite a un usuario enviar órdenes a un nodo remoto por Internet y la interfaz de servidor permite procesar órdenes que se originan en el nodo remoto. Controlar el PLC 32 desde una HMI remota, esencialmente en una base de tiempo real, es posible _.._..._,<-.-I-l-i-iiÉ. controlando el flujo de datos a través del servidor web 30. Asociados con el PLC 32 están sus programas de aplicación 36, memoria de puerto dual 38 y módulos de entrada/salida (I/O) 40. Los programas de aplicación 36 incluyen un programa lógico de escalera para controlar los módulos I/O 40. El servidor web 30 funciona como un nodo en una red TCP/IP 42 permitiéndole enviar órdenes al PLC 32 y recibir la respuesta. Aunque la red TCP/IP 42 en la forma de realización preferida es una red Ethernet, otros protocolos de alto nivel pueden usarse. Usando un navegador web en una ubicación remota a través de Internet 14, un usuario puede controlar y ver la información de configuración del PLC 32. El servidor web 32 se muestra en mayor detalle en la figura 3. Varios componentes proporcionan la conectividad requerida para desempeñar su funcionalidad. Un sistema operativo de tiempo real 44 controla la interacción entre los componentes. El sistema operativo 44 distribuye el tiempo de procesador en una unidad de procesamiento central (CPU) 46 a varias tareas, proporciona gestión de memoria, y proporciona un conjunto de servicios de mensaje y servicios de señal. Los servicios de mensaje y de señal permiten la comunicación entre tareas, y entre controladores y una tarea. La conexión a la red TCP/IP 42 es a través de un controlador Ethernet 48 que transmite y recibe mensajes a una tasa de 100 Mbs (megabits por segundo) o mas por vía de un circuito de comunicación Ethernet 49, tal como, en el caso de Ethernet a 100 Mbs, Crystal CS8952 disponible de Cirrus Logic, Inc. Se contempla que en el futuro los circuitos de comunicación Ethernet capaces de velocidades de 1 Gbs (gigabits por segundo) y mayores pueden usarse. La conexión física sobre la cual la comunicación se facilita puede ser sobre un cable de fibra óptica o un cable de cobre de tipo par trenzado. Sin embargo, la conexión física debe ser capaz de transmitir la señal a 100 Mbs o mas rápido. En el caso de Ethernet a 100 Mbs por un cable de cobre de tipo par trenzado, el cable de cobre y las conexiones del cable deben conformarse a al menos la categoría 5 del estándar de cable de cobre. De manera alternativa, el apilamiento TCP/IP 24 podría reemplazarse por un apilamiento TCP/IP dual. El apilamiento TCP/IP dual comprende un primer apilamiento TCP/IP que proporciona soporte para un rango amplio de mensajes TCP/IP. El primer apilamiento es preferentemente un apilamiento SENS estándar de Wind River, Inc., aunque cualquier apilamiento TCP/IP disponible comercialmente es adaptable a la presente invención. El segundo apilamiento TCP/IP es un "apilamiento corto" que maneja mensajes de control de alta prioridad entre el PLC 32 y los módulos I/O 40. El segundo apilamiento se optimiza para manejar mensajes TCP/IP muy específicos, en esta instancia Modbus en Ethernet, para procesar el mensaje específico en la manera mas eficiente posible.
Para mensajes TCP/IP salientes, el apilamiento TCP/IP apropiado se escogería por un programa de aplicación 36 asociado con el PLC 32. En mensajes TCP/IP entrantes, el mensaje TCP/IP sería interceptado y examinado para ver si: 1) es un mensaje TCP/IP, 2) si está destinado al protocolo Modbus en Ethernet (por ejemplo, es el protocolo fuente del número asignado de Internet para el Modbus en protocolo Ethernet de 502), y 3) es el puerto de destino sobre un número específico (3072) . Si es un mensaje TCP/IP destinado para el Modbus en protocolo Ethernet, el primer apilamiento TCP/IP maneja el mensaje. En esta forma, los mensajes TCP/IP destinados para el Modbus en protocolo Ethernet se manejan mas rápidamente y eficientemente que cuando un solo apilamiento TCP/IP se implementa. El servidor web tendrá una dirección global única 18, permitiéndole ser direccionada por otros dispositivos en la red. El controlador Ethernet 48 maneja amortiguadores de transmisión 50 y recepción 51 en la memoria 52, y hace interfaz con el circuito de comunicación Ethernet 49. Los amortiguadores de transmisión 50 y recepción 51 son compartidos tanto por el circuito de comunicación Ethernet 49 como el controlador Ethernet 48. El controlador Ethernet 48 también proporciona una interfaz de solicitud de transmisión y una interfaz de indicación de recepción al apilamiento TCP/IP 54. El circuito de comunicación Ethernet 49 proporciona una interfaz de cola de transmisión, una interfaz de cola de recepción, y genera interrupciones en la consumación de transmitir un mensaje, y en recibir un nuevo mensaje. El controlador Ethernet 46 coloca amortiguadores de recepción en la cola de recepción. En la rutina de interrupción, el controlador Ethernet 46 examina la cola de recepción. Si algún mensaje está en la cola de recepción, pasa el amortiguador de recepción al apilamiento TCP/IP 54. El apilamiento TCP/IP 54 copia el amortiguador, y algún tiempo después llama al controlador Ethernet 48 para regresar el amortiguador y colocar el amortiguador de regreso en la cola de recepción. El apilamiento TCP/IP 54 llama al controlador Ethernet 48 para transmitir un mensaje. El controlador Ethernet 46 intenta distribuir un amortiguador desde la memoria compartida 52. Si lo logra, copia el mensaje en el amortiguador, y coloca el amortiguador en la cola de transmisión del circuito de comunicación Ethernet 49. Si no hubiera amortiguador de transmisión, entonces el controlador desecha el mensaje a transmitir. En la rutina de interrupción, el controlador Ethernet 48 examina la cola de transmisión, y libera los amortiguadores transmitidos . La red TCP/IP 42 permite funciones MSTR (maestras) especiales que permiten que nodos en la red inicien las transacciones de mensaje. Estas funciones MSTR incluyen leer y escribir datos y son usadas para órdenes y respuestas. Ellas permiten a los programas que corren en el PLC 32 a enviar órdenes a un nodo remoto en la red TCP/IP 42 y recibir las respuestas. Un ?? _ .i _-__.L? controlador de plano posterior 56 envía órdenes y recibe la respuesta del PLC 32 sobre el plano posterior 34. El controlador de plano posterior 56 recibe una solicitud desde los bloques MSTR lógicos de escalera del PLC almacenados en su memoria 38. Cuando una respuesta está disponible, el controlador de plano posterior 56 la pasa de regreso al bloque MSTR. El controlador de plano posterior 56 proporciona una tarea de cliente 58 y una tarea de servidor 60 a las aplicaciones. La interfaz de tarea de servidor 60 permite a una aplicación emitir una orden de solicitud al programa ejecutivo del PLC 32 y recibir su respuesta. La tarea de cliente 58 permite a una aplicación recibir una nueva solicitud MSTR y pasar de regreso la respuesta al programa lógico de escalera. La tarea de servidor 60 usa un mecanismo de cola y funciones de regreso. Una aplicación pone en cola tanto la función de solicitud y de regreso asociadas con la solicitud. Cuando el controlador de plano posterior 56 da servicio a la solicitud en su rutina de interrupción, llama la función de regreso asociada. La respuesta y la solicitud original se pasan a la función de regreso. La función de regreso puede llamar una rutina de operación o ya sea pasar un mensaje o señalar la aplicación. La tarea de cliente 58 también usa funciones de colas y regreso. La aplicación de cliente pone en cola tanto una solicitud de indicación en cola y una función de regreso asociada _* -15- con la solicitud. Cuando el controlador de plano posterior 56 detecta un nuevo bloque MSTR en su rutina de interrupción, llama a la función de regreso asociada. La solicitud se pasa en la función de regreso. La función de regreso puede llamar una rutina de sistema operativo para ya sea pasar un mensaje o señalar la aplicación. Si el controlador de plano posterior 56 detecta que el bloque MSTR ha sido abortado, o no está siendo resuelto, llama a una función de regreso de aborto asociada suministrada por un usuario. La aplicación llama a una rutina para pasar la respuesta MSTR y una rutina de regreso asociada al controlador. Algún tiempo después, el controlador pasa de regreso la respuesta al programa lógico de escalera en su rutina de interrupción de servicio, y después llama la función de regreso suministrada por el usuario. El PLC 32 hace interfaz con el hardware del servidor web 30 por vía de la memoria de puerto dual 38. Lee y escribe en la memoria de puerto dual 38 usando un circuito ASIC. Escribir a una ubicación específica causará una interrupción. El PLC 32 primero escribe un mensaje en la memoria de puerto dual 38, y después causa una interrupción. El mensaje indica un tipo de orden. Un tipo indica que un bloque MSTR está siendo resuelto. Otros tipos son usados para solicitudes de pase al PLC 32 y obtener respuestas a las solicitudes. Después que el PLC 32 pasa el mensaje, hace una encuesta en la memoria de puerto dual 38 para órdenes colocadas por el controlador de plano posterior 56.
Esüas órdenes son leer memoria, escribir memoria, y procesamiento está completo. El controlador de plano posterior 56 usa máquinas de estado para procesar las interrupciones MSTR. El número máximo de bloques MSTR activos se ajusta a cuatro en la presente invención, requiriendo cuatro máquinas de estado. Cuando el controlador de plano posterior 56 recibe una interrupción MSTR, intenta encontrar una máquina de estado asociada que se equipara con el bloque MSTR. Si ya hay cuatro transacciones pendientes, no hay mas disponibles, y el controlador de plano posterior 56 ajustará las salidas de MSTR a falso. Si una máquina de estado se encuentra, el controlador de plano posterior 56 determina si es una transacción nueva, una transacción pendiente, o que una respuesta está disponible. Si es una transacción nueva, copia la solicitud y llama a la rutina de regreso asociada con la aplicación. Si es una transacción pendiente, indica al programa lógico de escalera que el bloque MSTR aún está ocupado. Si una respuesta está disponible, el controlador de plano posterior 56 copia la respuesta, ajusta la salida de cumplimiento o error de MSTR, y llama la rutina de regreso de la aplicación. Dos interrupciones son usadas para procesar una solicitud. En la primera interrupción, llamada la interrupción de pre-puerto, el controlador de plano posterior 56 copia la solicitud dentro de una estructura de datos localizada en la memoria dual 38 del PLC 32. En la segunda interrupción, llamada la interrupción de fin de exploración, el controlador de plano s __ _ ? -__& ,_a_3L__. posterior 56 copia la respuesta de la estructura de datos del controlador dentro del amortiguador del usuario. Después llama la función de regreso asociada con el usuario. La solicitud para entrar a los registros del PLC 32 se procesa por el controlador de plano posterior 56 y no se envía al programa ejecutivo del PLC para procesamiento. El controlador de plano posterior 56 determina la ubicación de memoria en la memoria 38 de los registros del PLC 32. Al final de la interrupción de exploración, el controlador de plano posterior 56 procesa las solicitudes del registro de lectura/escritura enviando órdenes por vía de la memoria de puerto dual 38 al PLC 32 para leer o escribir las ubicaciones que contienen los registros. El controlador de plano posterior 56 dará servicio a un máximo de cuatro solicitudes de registro de lectura/escritura al final de la interrupción de exploración. Una tarea de cliente 58 hace interfaz con el apilamiento TCP/IP 54, el controlador de plano posterior 56 y usa los servicios de mensajes del sistema operativo 44. Procesa la solicitud MSTR. Cuando la tarea de cliente 58 recibe una solicitud MSTR desde el controlador de plano posterior 56, pasa la solicitud al apilamiento TCP/IP 54. Cuando el apilamiento TCP/IP 54 regresa una respuesta a la tarea de cliente 58, pasa la respuesta al controlador de plano posterior 56. El apilamiento TCP/IP 54 proporciona una interfaz TCP/IP Berkeley y una extensión de señal. La extensión de señal llama una función suministrada por usuario que pasa en un número de conexión, urt identificador de tarea, y un evento. La función de señal llama al sistema operativo 44 para enviar un mensaje a la tarea indicada por el identificador de tarea. Envía un mensaje ya sea a la tarea de cliente 58 o a la tarea de servidor 60. La tarea de cliente 58 anuncia indicaciones de solicitud al controlador de plano posterior 56, y la rutina de regreso asociada llama al sistema operativo 44 para enviar un mensaje a la tarea de cliente 58 para una nueva transacción MSTR. La tarea de cliente 58 maneja múltiples transacciones MSTR pendientes usando las máquinas de estado. Hay una lista ligada de máquina de estado de conexión. Las máquinas de estado de conexión se usan para establecer conexión y cerrar conexiones. Adicionalmente, cada máquina de estado de conexión contiene una lista de máquinas de estado de transacción. Cada máquina de transacción en la máquina de estado de conexión representa una transacción a un nodo representado por la máquina de conexión. Las máquinas de transacción se usan para enviar una solicitud, y procesar una respuesta. La tarea de cliente 58 entra en un ciclo después de llevar a cabo la inicialización. Llama al sistema operativo 44 para recibir un mensaje. El sistema operativo bloqueará a la tarea de cliente 58 hasta que haya un mensaje o hasta que haya una suspensión. Ya sea recibe un mensaje desde el apilamiento TCP/IP 54, desde una rutina de regreso MSTR, o se suspende. Procesa el mensaje o la suspensión y después re-entra ••-*.».<- & ??Á? en el ciclo. Si el mensaje recibido desde el sistema operativo 44 es una solicitud MSTR nueva, la tarea de cliente obtendrá una máquina de estado de conexión, y colocara una nueva máquina de transacción al final de la lista de la lista de la máquina de estado de conexión. En este punto la máquina de transacción intentará transmitir el mensaje. Puede no ser posible transmitir el mensaje porque no se ha establecido ninguna conexión, o porque el lado remoto ha aplicado un control de flujo. Si el mensaje recibido desde el sistema operativo 44 es un evento TCP/IP, la tarea de cliente 58 encuentra la máquina de conexión asociada y determina si el evento TCP/IP es una conexión aceptada, una conexión abortada, o un evento de datos recibidos. Con base en el estado de conexión, y el estado de la máquina de transacción, la tarea de cliente 58 procesa el mensaje para avanzar las transacciones si es que hay alguna. Recibir datos para las respuestas MSTR puede ocurrir sobre varios eventos TCP/IP, y la máquina de estado de transacción ensambla los datos en una respuesta. Cuando la tarea de cliente 58 solicita que el apilamiento TCP/IP transmita un mensaje, no todo el mensaje puede transmitirse. Esto ocurre cuando del nodo remoto es controlado en flujo, lo cual se explica a continuación. Si el llamado al sistema operativo 44 para recibir un mensaje regresa con una suspensión, o si hay un mensaje, la tarea de cliente 58 busca la lista de máquinas de conexión que son controladas en flujo. Para cada conexión controlada en flujo, trata de avanzar las máquinas de estado de transacción en la lista de máquina de estado de conexión que están controladas en flujo. La tarea de servidor 60 procesa una solicitud originada por el usuario en la ubicación remota. La tarea de servidor 60 hace interfaz con el controlador de plano posterior 56, el apilamiento TCP/IP 54, y los servicios de mensaje del sistema operativo 44. La tarea de servidor 60 destina solicitudes al controlador de plano posterior 56, y una rutina de regreso asociada usa los servicios de mensaje del sistema operativo 44 para enviar la respuesta a la tarea de servidor 60. Una función de señal de apilamiento TCP/IP 54 también usa el servicio de envío del sistema operativo 44 para enviar un evento TCP/IP a la tarea de servidor 60. La tarea de servidor 60 puede manejar múltiples conexiones y transacciones. Como la tarea de cliente 58, mantiene una lista de máquinas de conexión, y cada máquina de conexión contiene una lista de máquinas de transacción. Las máquinas de conexión son para manejar la conexión y las máquinas de transacción manejan las solicitudes entrantes y respuestas. La tarea de servidor 60 entra a un ciclo después de llevar a cabo la incialización. Llama a los sistemas operativos 44 para recibir un mensaje. Los sistemas operativos 44 bloquean la tarea de servidor 60 hasta que hay un mensaje o hasta que suspende. Ya sea recibe un mensaje desde el manej ador de señal del apilamiento TCP/IP 54, desde el controlador de plano posterior 56 o suspende. Procesa el mensaje o el tiempo y re- i l_fc¿__-.____tá___ -* ' *-*J* *fa_¿a_*áá _^- _-»fc_k__)>. _-4jt__Ja_-_ J l_á aw -21- entra al ciclo. Si el mensaje recibido desde los sistemas operativos 44 es desde el manej ador de señal del apilamiento TCP/IP 54, la tarea de servidor 60 determina si el evento es una solicitud de conexión, un evento de conexión cerrada, o un evento de recepción de datos. Con base en el evento TCP/IP, la tarea de servidor 60 usa la máquina de conexión y la máquina de transacción para avanzar la transacción. Los datos recibidos para una solicitud pueden ocurrir sobre varios eventos de recepción de datos, y la máquina de transacción arma los eventos en un mensaje de solicitud. Cuando el mensaje de respuesta se recibe desde el sistema operativo 44, la tarea de servidor 60 encuentra la máquina de conexión y de transacción para poder enviar el mensaje . Cuando la tarea de servidor 60 solicita que el apilamiento TCP/IP transmita un mensaje, puede que no todo el mensaje sea transmitido. Esto ocurre cuando el nodo remoto es controlado en flujo. Si la llamada al sistema operativo 44 es para recibir un mensaje, regresa con una suspensión, o si hay un mensaje, la tarea de servidor 54 busca la lista de máquinas de conexión que son controladas en flujo. Para cada conexión controlada en flujo, trata de avanzar las máquinas de estado de transacción en la lista de máquina de estado de conexión que son controladas en flujo. Después de que la tarea de servidor 60 ha analizado el encabezado de una solicitud entrante, trata de distribuir una estructura para pasar la solicitud al controlador de plano posterior 56. Si la tarea de servidor ya procesó un número predeterminado de solicitudes pendientes, el intento falla, la conexión se coloca en un estado bloqueado, y el cuerpo de la solicitud no es leído desde el apilamiento TCP/IP 54. Como resultado, el apilamiento TCP/IP puede aplicar control de flujo al nodo remoto. Cuando una de las otras solicitudes está completa, el evento de estructura de datos libre causa que una máquina de conexión bloqueada continúe procesando la solicitud Modbus entrante. La tarea de HTTP 62 hace interfaz con el apilamiento TCP/IP 54, y el controlador de plano posterior 56. La tarea de servidor HTTP 62 recibe una solicitud HTTP desde el apilamiento TCP/IP 54. Para procesar la solicitud, debe accesar al PLC 32 a través del controlador de plano posterior 56 y el plano posterior 34. La tarea de servidor HTTP 62 envía de regreso la respuesta sobre el apilamiento TCP/IP 54. La estructura es suministrada por el sistema operativo 44. La estructura crea la tarea de HTTP, acepta la conexión, y comprueba la solicitud de HTTP. Después de analizar la solicitud, llama al sistema operativo 44 para procesar la solicitud. Procesar la solicitud involucra determinar el tipo de solicitud y procesar la solicitud actual. Los diferentes tipos de solicitud permiten a un usuario adquirir una diapositiva de las operaciones del PLC32 por medio de permitir una vista de varios registros dentro del PLC 32 y la memoria dual _ _I _--«..--!.- __üA ?»»>.. fe.i_N.v:_»-.- -i __B £^^ ¿¡^¿í¿^^?j 38. Estos tipos de solicitudes incluyen el despliegue de la configuración del PLC 32, estadísticas de salud de I/O remotas y distribuidas y de módulo, registros de despliegue, configuración de plano posterior, estadísticas de Ethernet y otros, como se muestra en la Tabla 1 : Tabla 1 Muestra la página de inicio Muestra la configuración del controlador lógico programable Muestra las estadísticas de Ethernet Muestra la página de solicitud de leer registro Muestra los registros 4x Muestra los apilamientos unidos al plano posterior del controlador Envía una imagen. Las diferentes imágenes son archivos gif que son desplegados en las varias páginas Muestra las estadísticas de I/O remotas Muestra la lista de caídas de I/O remotas configuradas Muestra la configuración y salud de los apilamientos de 1/0 remotos Muestra las estadísticas de comunicación de caída de I/O remota Muestra los valore de referencia de I/O de un módulo de I/O remoto Muestra una lista de nodos de I/O distribuidos configurados Muestra la configuración y la salud de un nodo de I/O distribuido Muestra los valores de referencia de I/O de un módulo de I/O distribuido La página de inicio contiene hiper-vínculos a siete páginas de datos . La página de configuración desplegará la configuración del PLC 32. Las páginas de estado de salud de aplilamiento de 1/0 remoto y de 1/0 distribuido son una serie de páginas ligadas. La primera página despliega las estadísticas de salud de comunicación en la cabeza de 1/0 remota y de 1/0 distribuida y contiene una liga a una página de caída configurada. La página de caída configurada despliega una tabla que contiene números de caída que están ligados a una página de estado de caída y números de apilamiento los cuales están ligados a las páginas de configuración de caída y apilamiento. Dos tablas están incluidas en la página de estado de caída, una para mostrar el estado de comunicación de la caída y la otra para mostrar cuales apilamientos están poblados con los módulos de I/O. La página de configuración de caída y apilamiento despliega los módulos de I/O, su salud, y la ubicación de ranura para el apilamiento dado. Desde un módulo seleccionado, un usuario puede ver sus valores de entrada y salida. Los datos de registro son desplegados en una plantilla que tiene una forma y una tabla, con el usuario insertando una dirección y una longitud. La tabla desplegará la tabla A de valores del registro mostrando módulos de opción y su ubicación de ranurase despliega en la página de configuración de plano posterior. Los datos que aparecen en la página son estáticos pero pueden ser actualizados automáticamente en tiempos pre-seleccionados . El sistema operativo 44 procesa estas solicitudes y responde enviando mensajes de HTTP a través del apilamiento TCP/IP 54. Procesar algunas de estas solicitudes involucra leer la canilla, registros, bobinas, o varias ubicaciones de página cero del PLC donde se guardan las estadísticas. Para desempeñar estas lecturas, el sistema operativo 44 envía una solicitud al controlador de plano posterior 56 y usa un mecanismo de señal de evento y banderas de evento para determinar cuando la solicitud está completa. Después de enviar la solicitud al controlador de plano posterior 56, el sistema operativo 44 espera a que se envíe una bandera de evento. Cuando el controlador de plano posterior completa la solicitud, el controlador de plano posterior 56 llama a la rutina de regreso, la cual ajusta el evento. El sistema operativo 44 entonces reanuda el procesamiento de la solicitud. Una página mimética que representa algunos de los módulos de hardware conectados físicamente al sistema de controlador lógico programable pueden construirse utilizando varios programas gráficos fácilmente disponibles y que no son un objeto de la presente invención. La presente invención permite a un usuario en una ubicación remota, usando un navegador, ver la página mimética y en efecto controlar los varios componentes ilustrados en la página mimética. La figura 4 muestra un control de encendido-apagado de motor simple en forma de diagrama lógico de escalera que puede estar disponible como la página mimética al usuario. Presionar un botón de presión de encendido de motor 150 causará que un relevador de encendido de motor 152 se energice a través de un botón de presión de apagado normalmente cerrado 154 y un contacto de sobrecarga normalmente cerrado 156. El contacto de encendido de motor auxiliar 158 asegurará al relevador 152 después de que el botón de presión de encendido 150 se libera y la luz de piloto 160 se ilumina. El contacto de encendido de motor auxiliar 162 proporcionará energía para el motor de bomba 164 que permanecerá corriendo hasta que el botón de presión de apagado 154 se presione o el relevador de sobrecarga 166 detecta una condición de sobrecarga. En este ejemplo, el botón de presión de encendido 150, el botón de presión de apagado 154, el contacto de sobrecarga 156, los contactos de encendido de motor auxiliares 158 y 162, y el relevador de sobrecarga 166 son entradas al sistema de controlador lógico programable. El relevador 152, la luz de piloto 160, y el motor de bomba 164 son salidas. El PLC tendrá los registros que contienen los datos de animación para las entradas y salidas. Un programa de aplicación en el PLC responderá a las entradas para controlar las salidas. Un usuario en la ubicación remota navegará en Internet para encontrar la página de inicio de la instalación del sistema de controlador lógico programable. El PLC tendrá otras funciones de control también y si el usuario tiene las autorizaciones necesarias, varias opciones se volverán disponibles. La página de inicio permitirá al usuario adquirir una diapositiva de las operaciones del PLC permitiendo una vista de varias páginas que le permitirán el acceso a los registros dentro del PLC. Otras páginas también incluirán despliegues de la configuración del PLC, estadísticas de salud de los módulos de I/O remotos y distribuidos, registros de despliegue, configuración del plano posterior, estadísticas de Ethernet y otros como se muestra previamente en la Tabla 1. La página de diagrama mimética será llamada en una pantalla de navegador la cual permitirá al usuario ver el estado del sistema. La luz 160, relevador 152, contactos 158, 162, y motor de bomba 164 del diagrama mimética serán actualizados para corresponder con el estado de los dispositivos actuales. Los estados de las entradas f salidas serán mostrados entonces en un diagrama de escalera que será actualizado automáticamente conforme cambien. Mediante el uso de applets que representan los botones de encendido 1 50 y apagado 154, el usuario podría controlar manualmente el encendido y apagado del motor usando un ratón o teclado para posicionar un cursor y "tecleando" en ya sea las cajas de encendido 168 o apagado 170 Aunque formas de realización específicas han sido ilustradas y descritas, numerosas modificaciones son posibles sin apartarse de los alcances o el espíritu de la invención.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un módulo de interfaz para recibir solicitudes de datos desde una ubicación remota para proporcionar acceso a un controlador lógico programable desde una red de comunicación, el módulo comprendiendo: una unidad de procesamiento central; un sistema operativo de tiempo real que opera la unidad de procesamiento central; una interfaz de red para comunicarse con la red de comunicación; un controlador de plano posterior para comunicarse con el controlador lógico programable a través del plano posterior del controlador lógico programable; un apilamiento de protocolo dual; una tarea de cliente para comunicarse con el controlador de plano posterior y el apilamiento de protocolo para iniciar las solicitudes recibidas; una tarea de servidor para comunicarse con el controlador de plano posterior y el apilamiento de protocolo para responder a las solicitudes recibidas; y una tarea de protocolo para comunicarse con el controlador de plano posterior y el apilamiento de protocolo para recibir y responder a las solicitudes de tarea de protocolo. 2. El módulo de interfaz de la reivindicación 1, donde la red de comunicación es una red mundial conocida como Internet í .-Zé «_=__ 1._,i?k._ ;._ .c . t í. usando un protocolo de Internet (IP) . 3. El módulo de interfaz de la reivindicación 2, donde el módulo de interfaz funciona como un sitio web en Internet, el módulo de interfaz incluyendo una dirección IP global. 4. El módulo de interfaz de la reivindicación 1, donde la interfaz de red es un controlador Ethernet . 5. El módulo de interfaz de la reivindicación 1, donde el apilamiento de protocolo es un apilamiento de protocolo de control de transmisión. 6. El módulo de interfaz de la reivindicación 1, donde la tarea de protocolo incluye una tarea de servidor que usa un protocolo de transporte de hiper-texto (HTTP) para entregar documentos de hiper-texto a la interfaz de red. 7. El módulo de interfaz de la reivindicación 6, donde la tarea de HTTP acepta una conexión, analiza una solicitud HTTP, y llama al sistema operativo de tiempo real para procesar la solicitud. 8. El módulo de interfaz de la reivindicación 2, donde el módulo de interfaz permite a un usuario en una ubicación remota ver datos dentro del controlador lógico programable desde un navegador conectado a Internet . 9. El módulo de interfaz de la reivindicación 1, donde el apilamiento de protocolo dual comprende un apilamiento TCP/IP dual . 10. El módulo de interfaz de la reivindicación 9, donde el apilamiento TCP/IP dual comprende un primer apilamiento capaz de manejar un rango amplio de mensajes TCP/IP y un segundo apilamiento capaz de manejar un rango menos amplio de mensa ^. TCP/IP mas rápidamente que el primer apilamiento. 11. Un módulo de interfaz para recibir solicitudes de datos desde una ubicación remota para proporcionar acceso a un controlador lógico programable desde una red de comunicación, el módulo comprendiendo: una unidad de procesamiento central ; un sistema operativo de tiempo real que opera la unidad de procesamiento central; una interfaz de red para comunicarse con la red de comunicación a una tasa de transferencia de datos nominal no menor a 100 Mbs; un controlador de plano posterior para comunicarse con el controlador lógico programable a través del plano posterior del controlador lógico programable; un apilamiento de protocolo dual que comprende: un primer apilamiento de protocolo para comunicarse con un rango amplio de mensajes de red; un segundo apilamiento de protocolo para comunicarse rápidamente con un conjunto especializado de mensajes de red; una tarea de cliente para comunicarse con el controlador de plano posterior y el apilamiento de protocolo para iniciar las solicitudes recibidas; ___•__ _*..!- ,,___.¿t_-._.Í una tarea de ' servidor para comunicarse con el controlador de plano posterior y el apilamiento de protocolo para responder a las solicitudes recibidas; y una tarea de protocolo para comunicarse con el controlador de plano posterior y el apilamiento de protocolo para recibir y responder a las solicitudes de tarea de protocolo. 12. El módulo de interfaz de la reivindicación 11, donde la red de comunicación es una red mundial conocida como Internet usando un protocolo de Internet (IP) . 13. El módulo de interfaz de la reivindicación 12, donde el módulo de interfaz funciona como un sitio web en Internet, el módulo de interfaz incluyendo una dirección IP global . 14. El módulo de interfaz de la reivindicación 11, donde la interfaz de red es un controlador Ethernet. 15. El módulo de interfaz de la reivindicación 11, donde el apilamiento de protocolo es un apilamiento de protocolo de control de transmisión. 16. El módulo de interfaz de la reivindicación 11, donde la tarea de protocolo incluye una tarea de servidor que usa un protocolo de transporte de hiper-texto (HTTP) para entregar documentos de hiper-texto a la interfaz de red. 17. El módulo de interfaz de la reivindicación 16, donde la tarea de HTTP acepta una conexión, analiza una solicitud HTTP, y llama al sistema operativo de tiempo real para procesar __________H____1 la solicitud. 18. El módulo de interfaz de la reivindicación 12, donde el módulo de interfaz permite a un usuario en una ubicación remota ver datos dentro del controlador lógico programable desde un navegador conectado a Internet . 19. El módulo de interfaz de la reivindicación 11, donde el apilamiento de protocolo dual comprende un apilamiento TCP/IP dual. 20. El módulo de interfaz de la reivindicación 19, donde el segundo apilamiento de protocolo se implementa cuando el protocolo fuente es el número asignado de Internet para el Modbus en protocolo Ethernet de 502 y el puerto de destino es por un número de puerto 3072. _.-£.-! .«. ,._.__,________^_________
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