具有多个空间分布站的控制系统和在所述控制系统中传送数据的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于在控制系统中传送数据的方法，其中，第一站(14)生成具有多个数据字段的数据帧(46)。要被填充以传输数据的至少一个数据字段被明确分配给每个另一站(16-20)。数据帧(46)作为输出数据帧(46’，46”)从一个站被传送到下一个，其中每个站用传输数据填充被分别分配的数据字段。最后一站(20)作为返回数据帧(46’)将数据帧返回给站组。根据本发明专利技术的一方面，所述站(14-20)从返回数据帧(46’)中的数据字段读取外来的传输数据，优选地各个数据字段被分别分配给所述站(14-20)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于在具有经由通信介质相互连接的多个空间分布站的控制系统中传送数据的方法，所述站被逻辑上排列为一个组，该组限定了第一站、至少一个第二站和最后一站，所述方法包括以下步骤-所述第一站生成具有多个数据字段的数据帧，其中明确地为每个第二站和最后一站分配用于填充传输数据的至少一个数据字段；-所述第一站作为输出数据帧将所述数据帧发送到所述组中跟在该第一站之后的第二站；-每个第二站从所述组中各自的前一站接收所述输出数据帧、用传输数据填充分配给它的数据字段，并且将具有所述传输数据的输出数据帧发送到所述组中的下一站；以及-最后一站接收来自所述组中前一站的所述输出数据帧、用最后的传输数据填充分配给它的数据字段，并且作为返回数据帧将具有所有传输数据的数据帧返回给所述站组。本专利技术还涉及一种用于自动控制装置或器械的控制系统，所述控制系统包括经由通信介质相互连接的多个空间分布的站，其中，所述站被逻辑上排列为一个组，该组限定了第一站、至少一个第二站和最后一站，以及其中，所述站被设计为实现上述类型的方法。
技术介绍
从DE 199 34 514 Cl知道一种前述类型的系统和方法。DE 199 34 514 Cl定义了一种用于配置连接到现场总线的站(在该文献中称为总线用户)的方法。特别地，该文献涉及对站的逻辑地址的故障保护分配，其中所述站经由所谓的hterbus连接到其它总线用户/站。hterbus是特别用于装置和器械的工业自动化的已知的指定现场总线系统。其它已知的现场总线系统是所谓的CAN总线和所谓的 Profibus0已知的现场总线系统被用于将多个空间分布的站/总线用户相互连接以便它们可以互相交换信息。在该上下文中，现场总线系统特别适合于这样的通信需求即用作用于自动控制装置和器械的控制系统中的通信介质。除最简单和最健壮的布线可能外，这些特别包括针对数据传输的确定时间响应，以及还有从许多站传送较少量数据的能力。典型地，现场总线具有与其连接的一个或几个(智能)控制单元，以及还有许多远程I/O单元， 其中所述远程I/O单元经由传感器从所述装置或器械获得状态信号并将其报告给所述控制单元，和/或从上级控制单元接收控制数据并根据它操作合适的制动器(actuator)。作为例子，I/O单元可以获得来自尤其是位置开关、遮光板、旋转位置转换器(transducer)的信号，并且可以经由现场总线将所述信号发送到上级控制单元。通常是可编程逻辑控制器 (PLC)的控制单元将这些过程变量视为确定用于制动器的控制数据的基础，所述制动器特别例如是电磁阀、接触器、驱动器。I/O单元经由现场总线接收来自上级控制器的控制数据， 并且操作制动器。在导言部分引述的^iterbus以大型移位寄存器的方式操作，该大型移位寄存器的各个存储位置是在所连接的站中。通常物理上安排在上级控制单元中的所谓的总线主控(bus master)生成数据帧，所述数据帧具有对应于“移位寄存器”中的存储位置数量的若干数据字段。这个数据帧从总线主控发送到连成组的站，并且通过这么做被逐数据字段地从一个站转发到下一个。所述组中的最后一个站将数据帧返回给总线主控，以便最终获得环形结构。当由总线主控生成的开始字在经过所述环形结构之后再次到达该总线主控并且没有任何传输差错在后续校验和计算中被识别出时，该总线主控使用控制信号来信号通知所有被连接的站它们必须接受所述数据，所述数据然后在它们各自的移位寄存器中用于进一步处理。另外，各个站在总线主控发起新的数据循环时，通过将存储在它们的内部移位寄存器中的数据发送到环形中的下一站来“清空”它们的填充有传输数据的移位寄存器。 hterbus的一个特征因而是循环数据帧中的数据字段的数量等于所连接的站中存储位置的数量。另外，通信实际上仅在每个单独站与总线主控之间发生。由于发送站首先将其数据发送到总线主控并且总线主控将该数据转发到第二数据循环中的接收站，因此不具有总线主控功能的两个站之间的互连业务可能仅从一个传输循环到下一个。Interbus概念的优点在于确定的时间响应，即可以高度确定地预测发送一段信息所需的时间。另外，在竞争消息之间不会发生任何冲突。与此相反，在例如CAN总线的所谓的面向消息的现场总线系统的情况下，冲突基本上是可能的，这是由于各个站可以独立地生成和发送数据消息。在CAN总线的情况下，这种冲突借助于具有不同优先级的站而得到解决，其中具有较高优先级的站在发生冲突的情况下维护其权力。然而，对于具有较低优先级的站，这意味着其至少被暂时禁止发送消息。 为实现确定的时间响应，有必要限制现场总线的最大利用级别，这是因为冲突的概率随总线利用级别的增长而升高。另一方面，基于CAN总线的控制系统提供了较高级别的灵活性， 这是因为互连业务在没有总线主控插入的情况下原则上是可能的。这特别意味着例如紧急断开命令的有关安全的数据可以被更快地发送，如果合适，甚至作为广播电报被发送。在指定现场总线技术之外，由于互联网和个人计算机的联网，基于所谓的以太网标准的通信网络开始被广泛使用。在以太网中，每个用户(每个站)拥有单独的称为MAC地址的地址。原则上，任何站可以在任何时间发送消息。每个发送站监控连接线以确定所发送的消息是否可以以未破坏的形式被读出，如果与同步发送的站存在冲突则将不是这种情形。在冲突的情况下，每个站在超出随机选择的时间段之后再次发送其传输数据。由于广泛的使用，以太网具有相关硬件部件非常便宜的优点。然而，它们不具有确定的时序响应，以及此外针对由几个连接站进行的较大量数据的非循环传输而是更加优化的。通过对比，控制系统主要要求循环数据传输。然而，便宜的硬件部件也意味着这些年来，对于将以太网技术用于在用于控制技术装置或技术器械的控制系统中在站之间进行通信已经做出了努力。 原理和相应部件的提供者在德文刊物Industrial Ethernet"中作为例子进行了描述，该刊物可以通过 ISBN 3-8259-1925-0 从97064 Wurzburg 中的VogeHndustrie Medien GmbH und Co. KG 获得。然而，前面提出的在自动控制系统中使用以太网部件的方法不是最优的。特别由于传输与安全有关的控制数据而出现困难，例如传输紧急断开信号或传输由驱动器的控制单元随后生成的关闭命令。例如，驱动器控制所需的具有较短循环时间的数据传输也难以基于以太网部件来实现。
技术实现思路
对照所述背景，本专利技术的目的是提供一种在导言部分提到的方法，该方法使得数据能够在用于自动控制装置或器械的控制系统中以高实时要求被传送。本专利技术的另一个目的是提供一种在导言部分提到的控制系统，在该控制系统中，控制和过程数据可以利用特别是以太网部件的商业部件来被发送，然而该系统旨在实现与安全有关的控制和过程数据的传输。根据本专利技术的一个方面，这个目的通过在导言部分提到的方法来达到，在所述方法中，站从返回数据帧中的数据字段读取外来的传输数据。根据本专利技术的另一方面，提出了一种在导言部分提到的控制系统，其中，站被设计为从返回数据帧中的数据字段读取外来的传输数据，以及其中，为站单独分配输出数据帧中的数据字段来填充它们自己的传输数据、以及返回数据帧中的数据字段来读取外来的传输数据。特别优选地，如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于包括经由通信介质相互连接的空间分布的多个站的控制系统的站，所述多个站被逻辑上排列成一组，所述组限定了第一站、至少一个第二站和最后一站，所述站被配置成作为第二站操作，其特征在于，包括通信模块（８２），该通信模块（８２）包括用于与所述第一站建立通信的第一连接和用于与所述最后一站建立通信的分离的第二连接，所述通信模块（８２）被设计为在所述第一连接上接收输出数据帧（４６’、４６”）并用传输数据填充它，并且经由所述第二连接来发送填充后的输出数据帧；以及在所述第二连接上接收返回数据帧并只从该返回数据帧中读取传输数据，并且经由所述第一连接来转发该返回数据帧。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H·施文克尔，K·乌哈斯，R·斯派尔，M·霍扎普费尔，R·鲁普，
申请(专利权)人：皮尔茨公司，
类型：发明
国别省市：DE