MXPA01013184A

MXPA01013184A - Direccionamiento de red basado en la ubicacion del sitio fisico de un dispositivo de red.

Info

Publication number: MXPA01013184A
Application number: MXPA01013184A
Authority: MX
Inventors: A Baker Richard
Original assignee: Schneider Automation
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2002-06-04
Also published as: AU4319201A; WO2001082032A3; EP1221243A2; CA2376102A1; US20030185237A1; US6782436B1; WO2001082032A2

Abstract

Un metodo de direccionamiento de red basado en la ubicacion fisica de los dispositivos en un sistema de comunicaciones de red. En consecuencia, cada uno de los dispositivos en el sistema de comunicaciones de red esta equipado con un localizador de sitio fisico para identificar la ubicacion fisica del dispositivo de modo que pueda usarse la ubicacion fisica como una direccion para permitir al dispositivo comunicarse con otros dispositivos en la red. De preferencia, se usa un metodo de mapeo para convertir un mapa de ubicaciones fisicas en una o mas tablas de direcciones de modo de permitir a una estacion controladora rutear mensajes a y desde los dispositivos con base en las ubicaciones fisicas. En una red donde cada dispositivo de red tiene una funcion pretendida controlada por un programa de aplicaciones, es preferible que el programa de aplicaciones este cargado en el dispositivo despues de que se identifica la ubicacion fisica del dispositivo.

Description

DIRECCIONA IENTO DE RED BASADO EN LA UBICACIÓN DEL SITIO FÍSICO DE UN DISPOSITIVO DE RED Campo de la Invención La presente invención se refiere generalmente a un método para comunicación entre una pluralidad de dispositivos en una red de comunicaciones. En particular, se refiere a estable-cer la dirección para cada dispositivo. Antecedentes de la Invención Puede usarse para aplicaciones de control industrial un sistema de red de área local, tal como Ethernet. Tal sistema de red puede ser usado para permitir que controladores programables, computadores anfitriones, dispositivos de control tales como tracciones de frecuencia ajustable, y otros dispositivos, se comuniquen a través de las áreas de producción de una planta industrial. Los dispositivos conectados juntos en tal enlace de comunicaciones son generalmente referidos como "nodos". Cada nodo tiene una dirección- única de control de acceso a medios (MAC) como un identificador del nodo para permitir que mensajes de un nodo sean enviados a otro. En una fábrica automatizada donde se usa una pluralidad de dispositivos de automatización para llevar a cabo una variedad de funciones pretendidas, cada dispositivo de automatización tiene un controlador, tal como un controlador lógico programable (PLC) , para comunicarse con una estación de trabajo controladora o el PLC de otro dispositivo de automatización. A mayor abundamiento, el PLC incluye un programa de software para controlar el dispositivo de automatización al llevar a cabo la función pretendido. Es bastante común que los dispositivos de automatización sean colocados en ubicaciones de sitio físico de acuerdo con sus funciones particulares. Convencionalmente, cada uno de los dispositivos de automatización es identificado por la dirección MAC (o una dirección de protocolo de Internet (IP) ) dada al PLC del dispositivo de automatización. La dirección MAC es una dirección fija que es dada a un módulo Ethernet de un PLC cuando se manufactura o se asigna por un usuario, y la dirección MAC no está relacionada con la ubicación de sitio físico del dispositivo. Si el PLC en una ubicación es reemplazado por otro PLC, el dispositivo en esa ubicación particular no operará hasta que la nueva dirección MAC del método de direccionamiento sea desventajosa en un ambiente de automatización de fábrica. Si se desarrolla un problema con el dispositivo, el mantenimiento debe ser llevado a cabo por un profesional que sea diestro en administración de redes a fin de asociar la nueva dirección MAC con la vieja dirección MAC. Este método es costoso y puede consumir mucho tiempo. Es, por tanto, ventajoso y deseable proveer un método y un sistema de red donde pueda eliminarse la necesidad de que esté disponible el profesional de administración de red para reemplazo del dispositivo en la fábrica. Compendio de la Invención Un aspecto de la presente invención es un método de direccionamiento de red basado en la ubicación de sitio físico de los dispositivos de red. El método incluye los pasos de identificar la ubicación física de un dispositivo de red y asociar la ubicación de sitio físico con la dirección del dispositivo de modo de permitir que el dispositivo se comunique con otros dispositivos en la red. Otro aspecto de la presente invención es un sistema de comunicaciones de red teniendo una pluralidad de dispositivos, donde uno o mas dispositivos incluyen medios para identificar la ubicación física de modo que se use la ubicación física como una dirección del dispositivo a fin de permitir que el dispositivo se comunique con otros dispositivos en el sistema de comunicación. De preferencia, se usa un programa de software para convertir un mapa de ubicaciones físicas de los dispositivos en una tabla de direcciones requerida para enrutar mensajes a estos dispositivos. En consecuencia, un aspecto adicional de la presente invención es un dispositivo por usarse en un sistema de comunicaciones de red donde el dispositivo incluye medios para identificar su propia ubicación física de modo que la ubicación física pueda ser usada como una dirección del dispositivo a fin de permitir que el dispositivo se comunique con otros dispositivos en el sistema de comunicaciones de red.

La presente invención erá evidente previa lectura de las descripciones tomadas en conjunción con las figuras 1-4. Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra un sistema de comunicaciones de red. La figura 2 es un diagrama de bloques que muestra un dispositivo de red. La figura 3 es un diagrama de bloques que muestra un sistema de comunicaciones de red donde una pluralidad de dispositivos de red comparten una ubicación física. La figura 4 es un diagrama de bloques que muestra un método de mapear para relacionar una ubicación física con la dirección de un dispositivo de red. Descripción Detallada de la Invención El sistema de comunicaciones de red de la presente invención es mostrado en la figura 1. Como se muestra, el sistema de comunicaciones 10 incluye una pluralidad de dispositivos de red 101-105. Cada uno de los dispositivos de red 101-105 es colocado en una de las diferentes ubicaciones físicas 201-205, conectado por un enlace de comunicaciones 20. Como se muestra en la figura 2, cada dispositivo tiene un controlador tal como un controlador lógico programable (PLC) 116 para controlar el dispositivo al llevar a cabo su función pretendida. De preferencia, el sistema de comunicaciones LO es una red de área local (LAN) modificada donde la dirección de cada dispositivo para usarse para fines de comunicaciones está asociada con la ubicación de sitio físico del dispositivo, mas que con una dirección de control de acceso a medios (MAC) o de protocolo de Internet (IP) que se da hábitualmente a un PLC o a un dispositivo de entrada de un sistema PLC. El sistema de comunicaciones de red puede ser cualquier red alámbrica o inalámbrica que use señales eléctricas, señales ópticas u otra forma de señales de mensaje para transportar mensajes entre dispositivos en el sistema. El sistema de comunicaciones de red puede también incluir una o mas redes de área amplia (WAN) . Uno de los dispositivos de red 101-105 puede ser una estación de trabajo o un módulo maestro para supervisar las operaciones globales del sistema de comunicaciones de red. La figura - 2 muestra los componentes en un típico dispositivo de red 100, representativos de los dispositivos de red 101-105 mostrados en la figura 1. Como se muestra en la figura 2 , el dispositivo de red 100 incluye una interfaz I/O (entrada/salida) 122 para intercambiar señales o datos con una máquina o un aparato de monitoreo; una interfaz de-red 112 para intercambiar señales o datos con otros dispositivos de red en un sistema de comunicaciones de red; un localizador de sitio físico 114 que reside dentro o fuera de la interfaz de red 112 para identificar la ubicación física del dispositivo de red 100; y un PLC 116 para controlar la máquina o aparato de monitoreo al cual se conecta el dispositivo de red 100 usando un programa de aplicaciones 120 almacenado en una unidad de memoria 118. Estos componentes puede comunicarse entre sí y con otros dispositivos de red 100 a través de una barra conectora en el plano posterior 124. En un sistema de automatización de fábrica donde se organiza una variedad de máquinas automatizadas en un sistema de comunicaciones en red, y cada máquina automatizada es controlada por un dispositivo de red 100, cada máquina puede tener una función particular que desempeñar. Por ejemplo, una máquina puede llevar a cabo una función de estampado de metal mientras que otra lleva a cabo pulido de superficies metálicas en un ambiente de línea de ensamble. De esta manera, el dispositivo de red 100 conectado a cada máquina automatizada incluye un programa de aplicaciones 120 para controlar la máquina. A fin de que la máquina lleve a cabo la función pretendida en una manera oportuna, el dispositivo de red 100 debe tener la capacidad de comunicarse con otros dispositivos de red en el sistema. Deberá notarse que, en ciertas aplicaciones, se requiere que las máquinas conectadas a una red lleven a cabo diferentes funciones. Pero en otras aplicaciones, todas las máquinas pueden ser usadas para llevar a cabo la misma función. Por ejemplo, en un oleoducto donde lotes de productos de petróleo refinados son transportados dentro de un tubo de transporte de un lugar a otro, se usan varios instrumentos en diferentes ubicaciones a lo largo del oleoducto para monitorear la tasa de flujo, la presión de fluido y el contenido del lote que pasa. De esta manera, todos los instrumentos de monitoreo y el programa de aplicaciones para los mismos pueden ser idénticos. La única diferencia es la ubicación de los instrumentos de monitoreo. En este tipo de aplicación, es especialmente ventajoso usar la ubicación de sitio físico como la dirección de cada instrumento de monitoreo. En general, cuando se diseña la planta automatizada, el ingeniero industrial trabaja a partir de un plano de piso. El plano de piso es refinado a una máquina individual y a la ubicación de sitio físico de la máquina. Esta ubicación física se torna el identificador de la unidad o la dirección del dispositivo de red en el sistema de comunicaciones. Una vez que se instalan las máquinas automatizadas de acuerdo con el plano de piso, se usa un programa de software para ligar la ubicación en el plano de piso con la ubicación de la máquina automatizada como se identifica por el localizador de sitio físico 114 del dispositivo de red 100 al cual se conecta la máquina automatizada. Debido a que el localizador de sitio físico 114 solamente reconoce la ubicación de la máquina y no la función de la máquina, el dispositivo de red 100 conectado a una máquina puede ser idéntico al dispositivo de red 100 conectado a otra máquina. De esta manera, todos los dispositivos de red 101-105, como se muestran en la figura 1, pueden ser idénticos. Una vez identificados, todos los programas de control o de aplicaciones y la información de configuración necesaria para una máquina automatizada colocada en un lugar particular para llevar a cabo una función asignada pueden descargarse de un módulo maestro, por ejemplo, al PLC 116 del dispositivo de red 100. De preferencia, se usa un programa de software de mapeo para convertir un mapa de las ubicaciones de sitio físico de los dispositivos de red en una o mas tablas de direcciones requeridas para enrutar mensajes a estos dispositivos de red. Con tal programa de software de mapeo, el localizador físico de un dispositivo de red funciona l'O como la dirección MAC del dispositivo referente al enrutamiento de mensajes en una red. El software de mapeo será descrito en conjunción la figura 4. Si se desarrolla un problema con un dispositivo de red 100 en una cierta máquina automatizada, ese dispositivo de red 100 puede ser reemplazado con otro dispositivo de red 100. De manera similar, si se desarrolla un problema con una cierta máquina automatizada, puede ser reemplazada con otra máquina similar, con o sin cambiar el dispositivo de red 100. Una vez que se completa el reemplazo, los programas y la información de 0 configuración pueden ser descargados de nuevo de acuerdo con la ubicación de sitio físico como se identifica por el localizador de sitio fisico del dispositivo de red de reemplazo. Debido a que la ubicación física de la máquina automatizada sigue siendo la misma, los programas y la información de configuración 5 descargados para controlar la máquina automatizada serán siempre iguales. Reemplazar una máquina con una máquina similar o reemplazar un dispositivo de red en una máquina no requieren la pericia de un profesional en el campo de la administración de redes. De esta manera, el mantenimiento de una fábrica automatizada puede ser simplificado en gran medida y puede ser llevado a cabo en una forma efectiva desde el punto de vista de costos. Como un beneficio adicional de la presente invención, la información de ubicación en una fábrica cableada puede ser usada como una verificación de seguridad para asegurar que el programa en el PLC esté destinado a ser operado en la ubicación de la máquina. No es poco común que un usuario coloque el programa de PLC equivocado en un PLC y el PLC equivocado ocasione una operación accidental. Verificando dos veces la ubicación física puede eliminarse la mayoría de los errores de este tipo. El localizador de sitio físico 114 es conocido en la materia. Puede usarse tecnología de localizador personal, tal como el sistema de posición global (GPS) , un dispositivo de diferencia de tiempo de llegada (TDOA) , u otro sistema localizador personal (PLS) , para identificar la ubicación del dispositivo de red 100 en donde se incluye el localizador de sitio físico. Sin embargo, cada uno de estos sistemas o dispositivos localizadores tiene una resolución de ubicación mas allá de la cual es incapaz de resolver el localizador. Por ejemplo, una resolución de ubicación de 5 pies cuadrados o mejor puede ser impráctica en un ambiente de automatización de fábrica donde dos o mas máquinas están ubicadas cercanas entre sí. En una forma de realización diferente de la presente invención, como se muestra en la figura 3, un localizador físico puede ser compartido con un grupo de máquinas ubicadas en un perfil pequeño. Como se muestra en la figura 3, una red 10' comprende un grupo de dispositivos de red 101, 105, 106, 107 y 108, y una estación de trabajo de control 119. Aunque los dispositivos 101 y 105 estén colocados por separado en ubicaciones físicas 201 y 205, respectivamente, los dispositivos 106-108 están ubicados en la misma ubicación física 206 para asociarse con tres máquinas. El locaiizador físico compartido, por ejemplo, está asociado con uno de los PLCs que controla las máquinas en la ubicación física 206. De esta manera, no todos los dispositivos de red 106-108 tienen que usar un localizador de sitio físico 114. Sin embargo, el PLC 116 (ver figura 2) en cada uno de los dispositivos de red 106-108 debe tener su propia dirección MAC, dirección IP u otra dirección de red. Cuando se activa un PLC 116, aprende su ubicación del localizador físico compartido y luego transmite un mensaje, proveyendo tanto su dirección MAC como la ubicación física compartida a la estación de trabajo controladora 109. Un programa de software en la estación de trabajo controladora 109 entonces traduciría este mensaje a fin de mapear el plano de piso con las direcciones MAC provistas para las máquinas asociadas. Como tal, la estación de trabajo controladora 109 u otro dispositivo puede descargar un programa de aplicaciones apropiado al PLC, y el PLC iniciaría con el programa de aplicaciones destinado a un dispositivo de red en la ubicación compartida. Es posible que el mensaje transmitido desde un PLC 116 a la estación de trabajo controladora 109 sea un mensaje de protocolo de solicitud de dirección inversa (RARP) . Ya sea que cada dispositivo de red 100 esté colocado en una ubicación de sitio físico diferente, como se muestra en la figura 1, o varios dispositivos de red 100 compartan una ubicación de sitio físico, como se muestra en la figura 3, es ventajoso enlazar un mapa de las ubicaciones físicas con una o mas tablas de direcciones para enrutar mensajes a o desde los dispositivos de red. Tal método de mapeo es mostrado en la figura 4. Como se muestra en la figura 4j un mapa 300 teniendo seis diferentes ubicaciones físicas es relacionado con una tabla de direcciones 310 teniendo seis diferentes direcciones de red. Por ejemplo, la ubicación física 1 está asociada con la dirección de red 1, etc. Dependiendo de la red de comunicaciones, la dirección de red puede ser una dirección MAC, una dirección IP u otro tipo de dirección. El mapeo entre la ubicación física y la dirección de red puede llevarse a cabo por un programa de software en el módulo maestro, por ejemplo. El método, el dispositivo de red y el sistema de comunicaciones de red, de acuerdo con la presente invención, pueden aplicarse a una variedad de programas de monitoreo. Por ejemplo, una compañía de servicio eléctrico puede usar el dispositivo de red asociado con ?X? medidor de energía para leer remotamente el medidor de energía en cualquier ubicación sin necesidad de identificar el medidor de energía. El dispositivo de red puede ser programado para transportar información de manera automática, incluyendo su ubicación física y la lectura del medidor a la compañía de servicio eléctrico, de acuerdo con las instrucciones almacenadas. De manera similar, una compañía operadora de un oleoducto puede monitorear el flujo del fluido en lugares y a intervalos de tiempo deseados. Una compañía proveedora de agua puede monitorear el uso de agua para facturación y detección de fugas. Una compañía minera puede usar una pluralidad de dispositivos de red, que pueden moverse a diferentes ubicaciones, si se desea, para reportar el estado de la calidad del aire o los niveles de agua. Pueden instalarse dispositivos de red junto con diversos instrumentos de monitoreo en diversos lugares en un edificio para leer la temperatura local, la humedad, la calidad del aire, la condición de iluminación, etc. La presente invención puede también ser aplicada a automatización residencial en una escala mas pequeña. De nuevo, si se desarrolla un problema con un dispositivo de red, cualquier personal no especializado puede reemplazar el dispositivo de red. De esta manera, la presente invención ha sido descrita con respecto de sus formas de realización preferidas. Los técnicos .en la materia comprenderán que pueden hacerse numerosos cambios y modificaciones de forma y de detalle sin apartarse del espíritu y los alcances de la presente invención. Por ejemplo, el sistema de comunicaciones de red bosquejado en la figura 1 puede ser reemplazado por una red inalámbrica, o una red con una pluralidad de vías de entrada y puentes. De manera similar, el dispositivo bosquejado en la figura 2 puede ser modificado para incluir mas componentes o para reducir el número de componentes. Sin embargo, estas variaciones no se apartan de los alcances de la presente invención donde el direccionamiento de red está basado, en parte o totalmente, en la ubicación de sitio físico de los dispositivos en la red.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un método de comunicación con un dispositivo en un sistema de comunicaciones de red, donde el dispositivo está colocado en una ubicación física, dicho método comprendiendo el paso de identificar la ubicación física del dispositivo de modo que la ubicación física pueda ser usada como una dirección del dispositivo en el sistema de comunicaciones de red.
2. El método de la reivindicación 1, donde la dirección del dispositivo es una dirección MAC.
3. El método de la reivindicación 1, donde la dirección del dispositivo es una dirección IP.
4. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además el paso de transmitir desde el dispositivo la ubicación física y su dirección a una estación controladora, de modo de permitir que la estación controladora asocie la ubicación física con la dirección para transportar señales al dispositivo.
5. El método de la reivindicación 4, donde el dispositivo tiene una función pretendida controlada por un programa de software, dicho método comprendiendo además el paso de cargar el programa de software desde la estación controladora al dispositivo después de que se identifica la ubicación física del dispositivo.
6. Un método de comunicación con una pluralidad de dispositivos en un sistema de comunicaciones de red, donde cada dispositivo está colocado en una ubicación física, dicho método comprendiendo el paso de convertir un mapa de las ubicaciones físicas de los dispositivos en una o mas tablas de direcciones, cada tabla incluyendo una pluralidad de direcciones de red para enrutar mensajes a los dispositivos.
7. El método de la reivindicación 6, donde se usa una estación -controladora para asociar la ubicación física con la dirección de red del dispositivo respectivo.
8. El método de la reivindicación 7, donde cada dispositivo comprende: un controlador lógico programable que tiene una dirección de red asignada al mismo para comunicarse con la estación controladora; y un localizador de sitio físico para identificar la ubicación física del dispositivo respectivo.
9. El método de la reivindicación 7, donde cada dispositivo comprende: un dispositivo 1/0 de un sistema controlador lógico programable teniendo una dirección de red asignada al mismo para comunicarse con la estación controladora; y un localizador de sitio físico para identificar la ubicación física del dispositivo respectivo.
10. El método de la reivindicación 6, donde se usa un programa de software para convertir el mapa de las ubicaciones físicas en las tablas de dirección.
11. Un sistema de comunicaciones de red -que comprende una pluralidad de dispositivos colocados en una pluralidad de ubicaciones físicas, dicho sistema comprendiendo medios para identificar las ubicaciones físicas de los dispositivos de modo que cada una de las ubicaciones físicas pueda ser usada como una dirección de un dispositivo respectivo a fin de permitir que los dispositivos se comuniquen entre sí en el sistema de comunicaciones de red.
12. El sistema de comunicaciones de red de la reivindicación 11, comprendiendo además medios para convertir el mapa de las ubicaciones físicas en una o mas tablas de direcciones a fin de enrutar mensajes a los dispositivos.
13. El sistema de comunicaciones de red de la reivindicación 11, comprendiendo además una estación controladora para recibir mensajes que contienen las ubicaciones físicas y asociar l s ubicaciones físicas con las direcciones de los dispositivos.
14. El sistema de comunicaciones de red de la reivindicación 11, comprendiendo además una red de área local (LAN) .
15. El sistema de comunicaciones, de red de la reivindicación .11, comprendiendo además una red de área amplia (WAN) .
16. El sistema de comunicaciones de red de la reivindicación 11, comprendiendo además un sistema de comunicaciones de acceso inalámbrico.
17. El sistema de comunicaciones de red de la reivindicación 11, donde cada dispositivo tiene una ubicación física única.
18. El sistema de comunicaciones de red de la reivindicación 11, donde una pluralidad de dispositivos comparte una de las ubicaciones físicas.
19. El sistema de comunicaciones de red de la reivindicación 18, donde cada dispositivo tiene una dirección MAC y medios para transmitir la dirección MAC y la ubicación física compartida en un mensaje RARP a una estación controladora a fin de establecer la dirección del dispositivo en el sistema de comunicaciones de red.
20. El sistema de comunicaciones de red de la reivindicación 18, donde cada dispositivo tiene una dirección IP y medios para transmitir la dirección IP y la ubicación física compartida en un mensaje RARP a una estación controladora a fin de establecer la dirección del dispositivo en el sistema de comunicaciones de red.
21. Un dispositivo ubicado en un sitio físico en un sistema de comunicaciones de red, que comprende- medios para identificar la ubicación de sitio físico de modo que la ubicación de sitio físico pueda ser usada como una dirección para comunicarse con otros dispositivos en el sistema de comunicaciones.
22. El dispositivo de la reivindicación 21 , donde los medios para identificar comprenden un localizador de sitio GPS. -lí
23. El dispositivo de la reivindicación 21, donde los medios para identificar comprenden un dispositivo TDOA.
24. El dispositivo dé* la reivindicación 21, comprendiendo además medios para almacenar un programa a fin de llevar a cabo una función pretendida.
25. El dispositivo de la reivindicación 21, donde el sistema de comunicaciones de red es usado para llevar a cabo una pluralidad de tareas, dicho dispositivo comprendiendo además medios para transportar señales a un aparato conectado al dispositivo para llevar a cabo una tarea.
26. El dispositivo de la reivindicación 25, donde el sistema de comunicaciones de red comprende una estación controladora para supervisar las tareas y donde los medios transportadores de señal comprenden un controlador lógico programable para comunicarse con la estación controladora .
27. El dispositivo de la reivindicación 25, comprendiendo además medios para almacenar un programa de software para llevar a cabo la tarea por llevarse a cabo por parte del aparato.