用于同步发送报文的通信装置、通信系统和方法制造方法及图纸

为了达到这样的目的，即，当多个应用模块的报文必须同步发送报文且其发送时间点必须可靠确定并与对应报文可靠对应时，也能够使用只能储存唯一的发送时间点的廉价的网络控制器，本发明专利技术提出一种同步发送报文的通信装置60，具有这种通信装置的通信系统以及用于同步发送报文的方法。通信装置包括应用层10、协调装置20和发送装置30。应用层10具有四个应用装置11，12，13，14，其分别成型为生成和提供应同步发送的报文。协调装置20成型为，将由应用装置11，12，13，14提供的报文以能够预设的方式传达到发送装置30并促使发送装置30发送待发送的报文。发送装置30具有时间戳单元31和储存单元32，其中时间戳单元31成型为，对每个由应用装置11,12,13,14之一提供并由协调装置20传达到发送装置30上的待发送的报文确定发送时间点。应用装置11，12，13和14例如成型为用于提供(根据IEC61158的精确透明时钟协议的)PTCP报文的状态机。网络控制器例如来自Intel名称为I210。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于同步发送报文的通信装置，具有这种通信装置的通信系统以及用于同步发送报文的方法。
技术介绍
自动化控制的程序和工业网络的领域中，对于单个的网络或者通信用户(下面简称为用户)之间的通信的实时能力的高需求无关于各个通信系统是基于传统的现场总线技术还是基于工业以太网技术(英语：Industrial Ethernet)。用于满足实时需求的一个重要的方面是确保准时的周期性的通信。例如在此，一方面为每个用户分配一个时间段(英语：time slot)，在该时间段中允许用户传输限制数量的数据。另一方面，每个通信周期分为用于传输实时数据的时间段和用于传输非实时数据的时间段，从而防止这两个数据类别的相互的影响。另一重要的方面是通信用户的精确的时间同步。对此，可以使用特定的协议例如“简单网络传输协议”(根据RFC4330S，SNTP)或者精确时间协议(根据IEEE1588，PTP)，这些协议设置用于对于在网络中分布的时钟的时间同步。其他的用于时间同步的协议有“Precision Transparent Clock Protocol(精确透明时钟协议)”(根据IEC61158，PTCP)，其例如在基于PROFINET的通信系统中使用。根据PTCP，用户的时钟安排为主从层级，其中时钟通过更换不同的PTCP报文进行同步。在此，根据PTCP定义了四个报文类型，这些报文类型需要高度准确的确定相应报文的发送时间。这些PTCP报文由四个不同的在应用层中实施的PTCP模块或者状态机产生。在此，特别是涉及PTCP主协议机(PTCP-Master-Protocol-Machine)或者PTCP从协议机(PTCP-Slave-Protocol-Machine)的同步报文以及线路延迟请求协议机(Line-Delay-Request-Protocol-Machine)的请求报文和线路延迟答复协议机(Line-Delay-Response-Protocol-Machine)的答复报文。这些报文通过PTCP模块互相独立地并且互相不同步地产生并且因此也可以同时准备用于发送。在PTCP主协议机和PTCP从协议机的同步报文的情况下，已经确定的发送时间直接写入报文中并且与之一起发送。相反，在线路延迟请求协议机的请求报文和线路延迟答复协议机的答复报文的情况下，将确定的发送时间读回并且与后续报文一起发送。迄今对于这种报文的发送和发送时间的高度准确的确定和分配而言需要特殊的硬件。用于具有足够准确的、实施于硬件中的时间戳单元的工业网络中的网络控制器例如可以以产品名称SIEMENS的“ERTEC”、Hilscher的”NETX”或者RENESAS/Phoenix Contact的“TPS1”而购买到。然而，这种特殊的网络控制器特别是相比于常规的PC领域的网络控制器而言十分昂贵，常规的网络控制器设置用于私人网络或者办公网络。然而近年来，在市场上存在由来自PC领域的廉价的标准组件制造并且尽管如此却也应适用于在工业网络中使用的网络控制器。例如，从2012年年底以来存在产品名为“I210”的来自Intel的这样的网络控制器。申请人研究发现，这种廉价的网络控制器基本上也能适用于例如根据Profinet的在工业的基于以太网的通信系统使用并且也能满足上面已经提到的例如根据PROFINET-RT(英语：real time,RT)和PROFINET-IRT(英语：isochronous real time,IRT)的实时要求。特别是，网络控制器如“I210”也可以足够准确地确定发送时间点，从而由此能够实施PTCP协议。然而在此存在重要的问题，即PC领域的廉价的网络控制器，例如“I210”只能分别储存一个已确定的发送时间点，即各自最新的发送时间点。这意味着，新确定的发送时间点覆盖了已储存的、之前确定的发送时间点。由于这种限制可能丢失多个发送时间点并且因此不能可靠地将已确定的发送时间点对应于来自于不同的应用模块的、已发送的报文。特别是考虑到PTCP，不能用如“I210”这样的网络控制器将已确定的发送时间点可靠地对应于不同的PTCP模块的已发送的报文。
技术实现思路
因此，本专利技术基于的目的是指出一种可能性，即，当多个应用模块的报文必须同步发送并且其发送时间点必须可靠地得以确定时，也能够使用只能保存唯一的发送时间点的、例如“I210”这样的廉价的网络控制器，从而特别是使其能够在工业的网络中使用。根据本专利技术，该目的通过具有根据权利要求1的特征的通信装置以及通过具有根据权利要求9的特征的通信系统和具有根据权利要求11的特征的方法实现。根据本专利技术的用于同步发送报文的通信装置包括至少两个应用装置，其分别成型为用于提供至少一个报文，其中所述至少两个报文应当同步发送。此外，通信装置包括发送装置和协调装置。协调装置成型为用于将由应用装置提供的报文以能够预先规定的方式传达到发送装置上并且促使发送装置发送该待发送的报文。发送装置具有时间戳单元和储存单元，其中时间戳单元成型为用于对每个由这两个应用装置其中的一个提供的、已发送的报文确定出当前的发送时间点，并且其中储存单元成型为用于只保存当前的、由时间戳单元确定的发送时间点。协调装置此外成型为用于，从时间戳单元中读取当前的发送时间点并且将其对应于各个报文。然而特别是，使协调装置构造为，只有当当前的发送时间点已经由协调装置从储存单元读取时，才促使发送装置发送另一待发送的报文。根据本专利技术的通信装置和特别是其协调装置具有多个优点。因此，发送装置、储存装置和/或时间戳单元也能够是例如“I210”这样的廉价的网络控制器的一部分，其中尽管如此保证了将发送时间点可靠地对应于不同的应用装置的已发送的报文。根据本专利技术的另一有利的方面，协调装置以合适的方式成型为用于，为已提供对应的报文的各个应用装置提供相应的发送时间点和对应于各个发送时间点的报文的标记。根据本专利技术的另一有利的方面，协调装置成型为用于，根据通信协议周期性地工作并且特别是在预先规定的时间点周期性地读取储存单元。根据本专利技术的另一有利的方面，应用装置成型为用于，在时间上独立地和/或互相独立地提供报文。特别是根据本专利技术的另一方面，多个应用装置的至少一个成型为状态机，该状态机能够根据“精确透明时钟协议”(PTCP)提供至少一个待发送的报文。因此，也可以实施PTCP协议，因为不同的应用装置例如可以是上面提到的生成PTCP报文的PTCP模块。根据本专利技术的另一有利的方面，协调装置成型为用于，对由应用装置提供的报文进行优先级排序。特别地根据本专利技术的另一方面，协调装置此外成型为用于，根据其优先级将报文传达到发送装置和/或促使发送装置根据其优先级发送报文。根据本专利技术的另一有利的方面，协调装置成型为用于，当实时的发送时间点不能由协调装置从储存单元中读取时并且特别在预先规定的时间段后或者规定个数的周期后不能读取时，才促使发送装置发送另一报文。由此防止了发送装置的卡止。根据本专利技术的通信系统包括传输媒介和至少一个连接在传输媒介上的根据本专利技术的通信装置，该通信装置如之前所描述地并且特别地根据至少一个所描述的另一有利的方案成型。根据本专利技术的另一有利的方面，通信系统成型为用于根据通信协议的通信并特别用于根据Profinet本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于同步发送报文的通信装置(60)，所述通信装置包括：‑至少两个应用装置(11,12,13,14)，所述应用装置分别成型为用于提供至少一个报文，其中这至少两个报文应当同步发送，‑发送装置(30)和‑协调装置(20)，所述协调装置成型为用于将由应用装置(11,12,13,14)提供的报文以能够预先规定的方式传达到所述发送装置(30)上并且促使所述发送装置发送待发送的报文，其中所述发送装置(30)具有时间戳单元(31)和储存单元(32)，其中所述时间戳单元(31)成型为用于为了由这两个应用装置(11,12,13,14)其中的一个所提供的、已发送的每个报文确定出当前的发送时间点，并且其中所述储存单元(32)成型为用于只保存当前的、由时间戳单元确定出的发送时间点，并且其中所述协调装置(20)此外成型为用于，从所述时间戳单元(32)中读取当前的发送时间点并且所述发送时间点对应于对应的报文，并且只有当当前的发送时间点已经由所述协调装置(20)从所述储存单元(32)读取时，才促使所述发送装置(30)发送另一待发送的报文。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.08 DE 102014112901.61.一种用于同步发送报文的通信装置(60)，所述通信装置包括：-至少两个应用装置(11,12,13,14)，所述应用装置分别成型为用于提供至少一个报文，其中这至少两个报文应当同步发送，-发送装置(30)和-协调装置(20)，所述协调装置成型为用于将由应用装置(11,12,13,14)提供的报文以能够预先规定的方式传达到所述发送装置(30)上并且促使所述发送装置发送待发送的报文，其中所述发送装置(30)具有时间戳单元(31)和储存单元(32)，其中所述时间戳单元(31)成型为用于为了由这两个应用装置(11,12,13,14)其中的一个所提供的、已发送的每个报文确定出当前的发送时间点，并且其中所述储存单元(32)成型为用于只保存当前的、由时间戳单元确定出的发送时间点，并且其中所述协调装置(20)此外成型为用于，从所述时间戳单元(32)中读取当前的发送时间点并且所述发送时间点对应于对应的报文，并且只有当当前的发送时间点已经由所述协调装置(20)从所述储存单元(32)读取时，才促使所述发送装置(30)发送另一待发送的报文。2.根据权利要求1所述的通信装置(60)，其中所述协调装置(20)成型为用于，在已经提供了对应的报文的应用装置(11,12,13,14)上提供对应的发送时间点和对应于对应的发送时间点的报文的标记。3.根据权利要求1或2所述的通信装置(60)，其中所述协调装置(20)成型为用于，根据通信协议周期性地工作并且特别地成型为，在预先规定的时间点周期性地读取储存单元(32)。4.根据权利要求1到3中任一项所述的通信装置(60)，其中所述应用装置(11,12,13,14)的其中至少一个成型为状态机并且成型为用于根据精确透明时钟协议提供至少一个待发送的报文。5.根据权利要求1到4中任一项所述的通信装置(60)，其中所述应用装置(11,12,13,14)成型为用于，在时间上互相独立地提供报文。6.根据权利要求1到5中任一项所述的通信装置(60)，其中所述协调装置(20)成型为用于，对于由所述应用装置(11,12,13,14)提供的报文进行优先级排序。7.根据权利要求6所述的通信装置(60)，其中所述协调装置(20)成型为用于，根据所述报文的优先级将报文传达到发送装置(30)和/或促使发送装置(30)根据所述报文的优先级发送报文。8.根据权利要求1到7中任一项所述的通信装置(60)，其中所述协调装置(20)成型为用于，当当前的发送时间点不能由所述协调装置(20)从所述储存单元(30)中读取，特别...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫·罗特，福尔克尔·德特尔特，
申请(专利权)人：菲尼克斯电气公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE