总线转换器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于将现场总线(2)耦合到本地总线(6)以连接到至少一个数据总线用户设备(7a、7b，...，7n)的装置(3)，该装置(3)具有：第一单元(17)，其能够连接到现场总线(2)，并适于通过现场总线(2)发送和接收数据；第二单元(19)，其能够连接到本地总线(6)，并适于经由本地总线(6)在至少一个数据包(24、26)中发送和接收数据；数据管理单元(18)，其连接到第一单元(17)和第二单元(19)，其中数据管理单元(18)适于以取决于顺序的方式将经由第一单元(17)接收的数据中的第一符号(21)传输到第二单元(19)中；并且其中第二单元(19)适于在本地总线(6)上发送包含第一符号(21)的至少一个数据包(24)。此外，本发明专利技术涉及一种用于传输数据的相应方法。

Bus converter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】总线转换器
本专利技术总体上涉及一种用于将现场总线连接到本地总线的装置，并且特别是涉及一种将数据从现场总线的数据流转换成本地总线的数据流的总线转换器。
技术介绍
连接两个总线系统的装置主要用于自动化设备。自动化设备尤其用于控制工厂、建筑物和交通工具。为了控制自动化设备，通常需要多个传感器和执行器。这些传感器和执行器监视和控制由设备执行的过程。在此，自动化设备的不同传感器和执行器在此通常称为自动化仪器。这些自动化仪器可以直接连接到自动化设备的控制部，或者可以首先连接到输入和输出模块，这些模块通常称为E/A模块。这些模块又可以直接连接到控制部。在此，自动化仪器在此可以直接集成在E/A模块中，也可以通过电缆或无线方式连接到E/A模块。自动化设备的控制部通常借助一个或多个存储可编程控制部SPS完成。在此，可以在自动化设备中分层或分散地布置SPS。在此，在SPS中具有不同的性能等级，这样他们就可以根据计算和存储容量来接管不同的控制和调节。在最简单的情况下，SPS具有输入，输出，操作系统(固件)和接口，可通过该接口加载用户程序。用户程序定义了如何根据输入切换输出。在此，输入和输出可以连接到自动化仪器和/或E/A模块，并且借助用户程序中存储的逻辑可以监视或控制由自动化设备执行的过程。在此，过程的监控由传感器完成，并且过程的控制由执行器完成。控制部也可以称为中央控制部或中央单元，并承担至少对连接到该控制部的自动化仪器或E/A模块的控制。但是，自动化仪器与至少一个控制部或E/A模块与至少一个控制部的直接连接采用并行布线的形式，即，从每个自动化设备或每个E/A模块分别将一条线路布设到上级控制部，非常繁琐。恰好是随着自动化设备自动化程度的提高，在并行布线中增加了布线成本。这与规划、安装、调试和维护上的巨大成本有关。因此，当今在自动化技术中通常使用总线系统，通过该总线系统可以将自动化仪器或E/A模块连接到控制部。总线系统的这种用户设备也称为总线用户设备。因为数据是在总线系统上交换的，所以总线用户设备通常也称为数据总线用户设备。为了进一步简化单个自动化仪器或E/A模块与总线系统的连接，如今单个自动化仪器或E/A模块的编组借助专门的本地总线首先相互连接至本地总线系统，并且然后该本地总线的至少一个用户设备连接到总线系统，该总线系统连接到控制部。在此，本地总线系统可能不同于总线系统，总线系统用于实现与控制部的连接。与控制部的总线系统连接的一组本地总线用户设备的用户设备通常称为本地总线主机。备选地，使用术语：本地总线系统的前端。与其他本地总线用户设备相比，该本地总线主机可以包含其他逻辑、电路或功能，这些逻辑、电路或功能对于连接到控制部的总线系统都是必需的。而且，本地总线主机本身可以包括SPS。该用户设备还可以具有用于在两个总线系统之间进行转换的逻辑和电路。因此，本地总线主机也可以构造为网关或总线转换器，并确保将以总线系统格式的数据转换为本地总线系统的格式，反之亦然。但是，在大多数情况下不强制的是，本地总线主机专门用于将本地总线连接到上级总线。所使用的本地总线主要是针对自动化仪器或E/A模块的特定应用需求而协调的，或者考虑到其特殊的硬件设计。在此，本地总线系统的自动化仪器或E/A模块的编组通常构成自动化设备的子组，用于在由自动化设备执行的过程中执行特定任务。在总线上交换的用于过程的数据通常也称为本地总线数据或过程数据，因为该数据包括用于调节或控制由自动化设备执行的过程的信息。在此，这些数据在此尤其可以包括测量数据、控制数据、状态数据和/或其他信息。根据所使用的总线协议，在这些数据之前可以设置其他数据(报头)或为这些过程数据附加其他数据(尾部)。这些其他数据可以包括关于数据的信息，或者包括关于本地总线上的内部通信的信息。在此，已知各种不同的信息，这些信息可以根据所使用的总线协议设置在过程数据之前或附加到数据。连接到本地总线的本地总线用户设备也可以称为数据总线用户设备，因为这些本地总线用户设备在本地总线上交换数据。在此，数据总线用户设备特别是通过例如将控制信号输出到执行器和/或通过例如从传感器接收测量信号来控制或监视过程。数据总线用户设备将控制信号和/或测量信号转换为本地总线的数据，反之亦然。在此，环形总线是本地总线的一种特殊形式，例如从US5、472、347A已知。在环形总线中，数据总线用户设备(例如自动化仪器或E/A模块)分别连接到其直接相邻的数据总线用户设备，并且数据根据序列从一个数据总线用户设备转发到另一个数据总线用户设备。在本地总线上传输的数据也可以称为本地总线数据。因此，并非所有数据总线用户设备都同时发送数据，而是根据序列，其中数据总线用户设备从其上游数据总线用户设备接收数据，并将数据转发到其下游数据总线用户设备。在数据接收和转发之间，数据总线用户设备可以处理接收到的数据。当数据到达序列中的最后一个数据总线用户设备时，来自最后一个数据总线用户设备的数据又根据序列返回到第一数据总线用户设备。在此，返回可以由所有数据总线用户设备完成，也可以在旁路线路的帮助下绕过他们。因此，环形总线具有数据的下行流和上行流。环形总线中的数据通常以通过所有数据总线用户设备的数据包的形式传输。在环形总线中，数据包从一个数据总线用户设备转发到另一个数据总线用户设备。在此，在任何给定时间，数据总线用户设备始终仅从其上游数据总线用户设备接收数据包的一部分。当包含在此部分中的数据已由数据总线用户设备处理后，该部分将转发给下游数据总线用户设备，同时上游数据总线用户设备接收数据包的新部分。这样，数据包的所有部分依次通过所有数据总线用户设备。在已知的环形总线系统或其他本地总线系统中，使用总线转换器，总线转换器以本地总线兼容格式转换来自控制部的数据流。在此，通常使用高性能的控制器，控制器对来自控制部的数据进行重新排序，这些数据以符合本地总线上的数据总线用户设备的顺序的方式以本地总线兼容的格式存在。这意味着重新排序后的数据顺序与数据总线用户设备在本地总线上布置的顺序相对应。由于这种重新排序，在这种总线系统中可以省去寻址，因为数据是根据数据总线用户设备在本地总线中的物理位置来布置的。例如，指向第一数据总线用户设备的数据以本地总线兼容格式放置到第一位置上，指向本地总线中的第二数据总线用户设备的数据以本地总线兼容格式放置到第二位置上，等等。为了在没有大的延迟的情况下进行这种转换，特别是重新排序，在已知的系统中大多使用高性能的高时钟控制器。但是即使使用这些高性能的控制器，延迟也只能最小化至一定程度。高性能的控制器也有几个缺点，大多数控制器需要主动冷却，具有高功耗且价格昂贵。因此，本专利技术的目的是提供一种装置和相应的方法，利用该装置和相应的方法，几乎可以无延迟地将数据从现场总线转换为本地总线，并且尤其是转换为环形总线，并且该转换不需要任何复杂的硬件。
技术实现思路
该任务通过根据独立权利要求的装置和方法来解决。在从属权利要求中描述了有利的实施方式。在此，根据本专利技术的装置，也可以称为总线转换器或网关，具有第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将现场总线(2)与本地总线(6)耦合以与至少一个数据总线用户设备(7a、7b、7n)连接的装置(3)，其中本地总线(6)特别是环形总线，该装置(3)包括：/n第一单元(17)，其能够连接到现场总线(2)，并适于通过现场总线(2)发送和接收数据；/n第二单元(19)，其能够连接到本地总线(6)，并适于经由本地总线(6)在至少一个数据包(24、26)中发送和接收数据；/n数据管理单元(18)，其连接到第一单元(17)和第二单元(19)，其中数据管理单元(18)适于以取决于顺序的方式将经由第一单元(17)接收的数据中的第一符号(21)传输到第二单元(19)中；并且其中第二单元(19)适于在本地总线(6)上发送包含第一符号(21)的至少一个数据包(24)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170524 DE 102017208824.91.一种用于将现场总线(2)与本地总线(6)耦合以与至少一个数据总线用户设备(7a、7b、7n)连接的装置(3)，其中本地总线(6)特别是环形总线，该装置(3)包括：
第一单元(17)，其能够连接到现场总线(2)，并适于通过现场总线(2)发送和接收数据；
第二单元(19)，其能够连接到本地总线(6)，并适于经由本地总线(6)在至少一个数据包(24、26)中发送和接收数据；
数据管理单元(18)，其连接到第一单元(17)和第二单元(19)，其中数据管理单元(18)适于以取决于顺序的方式将经由第一单元(17)接收的数据中的第一符号(21)传输到第二单元(19)中；并且其中第二单元(19)适于在本地总线(6)上发送包含第一符号(21)的至少一个数据包(24)。


2.根据权利要求1所述的装置(3)，其中，数据管理单元(18)适于将附加符号前置于和/或附加于第一符号(21)。


3.根据前述权利要求中任一项所述的装置(3)，其中，数据管理单元(18)适于缓存第一符号(21)。


4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(3)，其中，第二单元(19)适于产生包括第一符号(21)的至少一个数据包(24)，并适于在本地总线(6)上发送所述至少一个数据包(24)。


5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(3)，其中，第二单元(19)适于从本地总线(6)接收至少一个数据包(26)，其中，所述至少一个数据包(26)包含第二符号(27)。


6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(3)，其中，第二单元(19)还适于操纵第一和/或第二符号(21、27)。


7.根据权利要求4所述的装置(3)，其中，所述至少一个数据包(24)的循环帧的循环时间适合于现场总线(2)的循环时间。


8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(3)，其中，数据管理单元(18)具有与第一单元(17)的从接口(17a)连接的第一主接口(18a)，和/或其中，
数据管理单元(18)具有与第二单元(19)的从接口(19a)连接的第二主接口(18b)。


9.根据权利要求8所述的装置(3)，其中，数据管理单元(18)具有第一数据传输单元(22)，其中，第一数据传输单元(22)适于基于第一指令经由第一主接口(18a)从第一单元(17)的缓冲器中读取第一符号(21)并且经由第二主接口(18b)将第一符号写入第二单元(19)的缓冲器中。

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·夸克纳克，汉斯赫伯特·基尔斯特，
申请(专利权)人：WAGO管理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE