專利名稱：自動(dòng)化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在自動(dòng)化系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的方法，該自動(dòng)化系統(tǒng)包括第一自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件和至少一個(gè)第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件，這些自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件被構(gòu)造為在使用基于以傳輸數(shù)據(jù)為目的的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議的情況下經(jīng)由自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)周期地傳輸數(shù)據(jù)并且是彼此連接的。此外，本發(fā)明還涉及一種自動(dòng)化系統(tǒng)、一種計(jì)算機(jī)程序以及一種自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件。
背景技術(shù)：
由于經(jīng)濟(jì)的壓力在工業(yè)領(lǐng)域的寬廣的部門中自動(dòng)化程度強(qiáng)勁地增加。在此，自動(dòng)化技術(shù)的重要的主特征是，半自動(dòng)或者全自動(dòng)地這樣控制機(jī)器和設(shè)備，使得例如在工業(yè)制造過(guò)程中可靠地并且多半不需人的介入執(zhí)行該過(guò)程。此外，存在另外的多種多樣的應(yīng)用可 能性，例如可靠地監(jiān)視工作場(chǎng)所或者控制和調(diào)節(jié)在建筑物內(nèi)運(yùn)行的應(yīng)用過(guò)程，例如電梯控制或者燈光控制。最后也不能忘記汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用領(lǐng)域，其中現(xiàn)今通過(guò)專門為之構(gòu)造的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)彼此連接不同的控制設(shè)備和探測(cè)器。自動(dòng)化系統(tǒng)大多具有大量現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如傳感器或者執(zhí)行器，它們通過(guò)I/O系統(tǒng)大多連接在上級(jí)設(shè)置的可編程的控制器、現(xiàn)場(chǎng)總線控制器或者其他用于控制、調(diào)節(jié)、操作或觀察的設(shè)備上。在此，可以特別靈活地使用的是分布式模塊I/o系統(tǒng)，在這些分布式模塊I/O系統(tǒng)中I/O節(jié)點(diǎn)由現(xiàn)場(chǎng)總線耦合器或者現(xiàn)場(chǎng)總線控制器以及不同I/O模塊的組合組成。這種模塊的概念允許通過(guò)適當(dāng)?shù)亟M合不同的不依賴現(xiàn)場(chǎng)總線的I/o模塊與現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的種類和數(shù)目相匹配以及通過(guò)將現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線與相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)總線耦合器組合而連接在現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線上。為使這一模塊的概念成為可能，但是也出于故障安全性和嵌入系統(tǒng)的有限的計(jì)算能力的原因，I/o模塊和現(xiàn)場(chǎng)總線耦合器之間的通信以這樣的方式進(jìn)行，即模塊周期地向耦合器傳輸輸入過(guò)程圖像，并且耦合器周期地向模塊傳輸輸出過(guò)程圖像，其中內(nèi)部結(jié)構(gòu)(即過(guò)程數(shù)據(jù)的設(shè)置和長(zhǎng)度)在系統(tǒng)起動(dòng)后不再改變。在此，周期地意味待發(fā)送的數(shù)據(jù)類似環(huán)形總線結(jié)構(gòu)連續(xù)地并且以時(shí)間離散的間隔發(fā)送；與事件控制的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)形成對(duì)比。關(guān)于分布式自動(dòng)化部件的聯(lián)網(wǎng)，已經(jīng)按不同的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的行業(yè)建立。在這里例子有CAN總線、Profibus或者M(jìn)odbus。這些現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的每一個(gè)為數(shù)據(jù)交換使用相應(yīng)的通信協(xié)議，后者應(yīng)該保證從一個(gè)部件向下一個(gè)部件的物理的數(shù)據(jù)傳輸。在此，關(guān)于許多協(xié)議特性，例如每個(gè)消息(Nachricht)借助通信協(xié)議所能傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)長(zhǎng)度、或者數(shù)據(jù)交換的頻度，各現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)部分地彼此非常不同。因此，通常與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備交換的測(cè)量數(shù)據(jù)或者控制數(shù)據(jù)也在現(xiàn)場(chǎng)總線上如下地傳輸，即周期地在參與設(shè)備(Teilnehmer)和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的一個(gè)或者多個(gè)主控設(shè)備(Master)之間交換特定配置的過(guò)程圖像(Prozessabbild)。周期處理的基本特征是,在每一個(gè)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的站點(diǎn)(即在本例中I/O模塊、現(xiàn)場(chǎng)總線耦合器、現(xiàn)場(chǎng)總線主控設(shè)備和控制程序)內(nèi)在每一時(shí)間點(diǎn)存在過(guò)程圖像的剛好的瞬間照片。
如果與在通信鏈中相鄰的站點(diǎn)進(jìn)行周期的數(shù)據(jù)交換，則該瞬間照片總是由下一個(gè)瞬間照片覆蓋。如果從各前一站點(diǎn)獲得數(shù)據(jù)的周期時(shí)間大于向各下一站點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的周期時(shí)間，則當(dāng)前的瞬間照片一直重復(fù)，直到由下一個(gè)取代。反之如果到前一站點(diǎn)的周期時(shí)間小于到下一站點(diǎn)的周期時(shí)間，則該過(guò)程圖像在向下一站點(diǎn)傳輸前也許被多次覆蓋。對(duì)于周期的過(guò)程數(shù)據(jù)例如模擬傳感器的值來(lái)說(shuō)通信協(xié)議的這種方式不構(gòu)成任何問(wèn)題。對(duì)于I/O系統(tǒng)的系統(tǒng)性能起決定作用的除了別的之外是在I/O節(jié)點(diǎn)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)的最小周期時(shí)間。從這一理由出發(fā)由I/o模塊使用的過(guò)程圖像的大小嚴(yán)格受限，并且通常僅很少大于為直接成像過(guò)程值而連接的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所需要的大小。因?yàn)橛布Ｒ?guī)上也由此受限，因此根據(jù)I/o系統(tǒng)，為過(guò)程圖像的最大可能的大小部分存在嚴(yán)格設(shè)置的界限。
下面的應(yīng)用情況并不少見(jiàn)，S卩，同事或者相應(yīng)的維護(hù)人員必須訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，以便進(jìn)行特定的維護(hù)作業(yè)或者改編程序的工作，或者終端設(shè)備除連續(xù)更新的過(guò)程值之外還提供涉及事件的數(shù)據(jù)例如診斷或者設(shè)備信息，例如電子式技術(shù)銘牌供使用。然而當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在實(shí)際處理中被構(gòu)造為不允許物理上直接訪問(wèn)時(shí)，則僅尚存通過(guò)原本存在的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建通信的可能性。然而由此使維護(hù)人員與基于自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議相關(guān)聯(lián)，然而該通信協(xié)議的最大允許的包大小經(jīng)常不允許一致地傳輸與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備交換的數(shù)據(jù)單元，例如參數(shù)化報(bào)文或者診斷報(bào)文。DE 69825882 T2公開(kāi)了一種用于在LAN框架內(nèi)包封ATM單元的系統(tǒng)和方法。在此，以所謂的ATM標(biāo)準(zhǔn)(asynchronous transfer mode,異步傳輸模式)傳輸較大的數(shù)據(jù)包，ATM標(biāo)準(zhǔn)支持具有長(zhǎng)度為53字節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化的固定的包大小。因此要把較大的數(shù)據(jù)包在所謂的網(wǎng)絡(luò)層或者傳輸層上劃分為小的數(shù)據(jù)包。US 2010/0166015 Al描述了一種用于動(dòng)態(tài)地將數(shù)據(jù)包分段的方法，其中段的大小依據(jù)連接質(zhì)量來(lái)設(shè)置，并且以后還能夠重新調(diào)整。EP 2 039 075 BI也公開(kāi)一種相似的方法，其中，如果識(shí)別到最大的包大小減小，則還可以把已經(jīng)分段的包進(jìn)一步分段。從DE 10 2009 013 229 Al中知曉一種用于現(xiàn)場(chǎng)總線的診斷方法，其中，可以給診斷提示分配優(yōu)先級(jí)，使得用戶能夠有目的地選擇應(yīng)該讀出哪一組診斷數(shù)據(jù)。最后從DE 10 2008 025 234 Al和10 2006 055 513 Al中獲知一種方法，利用該方法能夠在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)特別是現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)優(yōu)先地傳輸數(shù)據(jù)。為此，在仲裁階段確定在所有參與設(shè)備中對(duì)于發(fā)送其數(shù)據(jù)并且由此對(duì)于本身需要介質(zhì)具有最大興趣的參與設(shè)備。為此，單個(gè)的參與設(shè)備在消息中設(shè)定交變地確定的位，其中優(yōu)先處理最終具有最多位數(shù)的終端設(shè)備并且發(fā)送其數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是給出一種改進(jìn)的方法和自動(dòng)化系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)在周期地傳輸數(shù)據(jù)并且具有不同數(shù)據(jù)處理周期的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中，即使通信協(xié)議的帶寬窄，但是仍然能夠向相應(yīng)的通信參與設(shè)備傳輸大的數(shù)據(jù)單元。根據(jù)本發(fā)明，上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)本發(fā)明來(lái)解決。同樣根據(jù)本發(fā)明，上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)計(jì)算機(jī)程序、自動(dòng)化系統(tǒng)和自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件來(lái)解決。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)置，兩個(gè)分別例如可以是通信系統(tǒng)的端點(diǎn)并且能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)單元的全雙工傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)部件，借助在第一自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件內(nèi)設(shè)置的分解控制器將大的、待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)拆成單個(gè)的碎片，這些碎片的每一個(gè)可借助基于該自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議通過(guò)唯一的消息傳輸。因此對(duì)于該自動(dòng)化系統(tǒng)，要向一個(gè)端點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元在系統(tǒng)內(nèi)部分別向相對(duì)的端點(diǎn)傳輸并且在那里可以以未改變的形式重新使用。在此，在通過(guò)多個(gè)周期時(shí)間可能不同的接口周期地傳輸數(shù)據(jù)時(shí)在從較快的周期時(shí)間向較慢的周期時(shí)間傳輸時(shí)可能出現(xiàn)這種情況在另一方較慢的接口準(zhǔn)備好下一次接收數(shù)據(jù)前，碎片覆蓋了接收緩沖器中的先前的碎片。為避免這一問(wèn)題和與此相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)丟失，建議與每一個(gè)碎片一起傳輸碎片信息(Fragmentinformation),其可以由另一方解釋為消息的細(xì)節(jié)。如果現(xiàn)在要由第二部件對(duì)在接收緩沖器中存在的碎片進(jìn)行進(jìn)一步處理，則這點(diǎn)在碎片信息中簽收，并且向第一部件回送。為此目的，每一個(gè)被發(fā)送的碎片信息除被發(fā)送的消息的細(xì)節(jié)外附加地包括關(guān)于接收到的消息的細(xì)節(jié)的簽收。因?yàn)閷?duì)于發(fā)送設(shè)備通常不知道何時(shí)在另一方進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)處理，所以當(dāng)前的碎片借助碎片消息一直由第一自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件在發(fā)送緩沖器中保存并且周期地發(fā)送，直到由 該第一部件接收的消息在當(dāng)前碎片的碎片信息內(nèi)包含簽收。由此能夠保證，發(fā)送設(shè)備不會(huì)通過(guò)發(fā)送的下一碎片覆蓋另一方先前的碎片。因此也能夠在周期的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中同步地并且一致地保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。在第一自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件和第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件之間也能夠設(shè)置另外的網(wǎng)絡(luò)部件，其用于構(gòu)建整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)并且相應(yīng)于其規(guī)格轉(zhuǎn)發(fā)消息。此外這種方法使得能夠與自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議無(wú)關(guān)地發(fā)送任意大的數(shù)據(jù)單元，而不必顧及自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議和/或傳輸路徑的其他的部分段，例如現(xiàn)場(chǎng)總線的傳輸路徑。特別在不同類的網(wǎng)絡(luò)情況下由此實(shí)現(xiàn)盡可能大的靈活性。優(yōu)選地，這樣構(gòu)建第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件(另一方)，使得在接收了全部碎片后其能夠借助重組控制器將接收到的碎片再次組合成完整的數(shù)據(jù)單元。為使傳輸碎片時(shí)的系統(tǒng)開(kāi)銷(Overhead)保持盡可能小，作為發(fā)送的消息的細(xì)節(jié)以及為得到的消息的簽收總是在碎片信息內(nèi)僅提供唯一的位。在此碎片信息是關(guān)于相應(yīng)的碎片的信息的位序列。該位序列在俚語(yǔ)中常稱為頭標(biāo)(Header)，多置于真正的數(shù)據(jù)的前面，但是也可以設(shè)置在有用數(shù)據(jù)的末尾。在該碎片信息或者碎片頭標(biāo)內(nèi)此時(shí)在規(guī)定的位置存在其值適合作為簽收的位。簽收例如通過(guò)反轉(zhuǎn)該位實(shí)現(xiàn)。在此，優(yōu)選這樣構(gòu)造另一方，使得其預(yù)計(jì)碎片識(shí)別符的相應(yīng)的狀態(tài)。如果其已經(jīng)處理具有預(yù)計(jì)的碎片識(shí)別的相應(yīng)的碎片，則該另一方同樣反轉(zhuǎn)該碎片的碎片標(biāo)志位，以便可以設(shè)置到下一要預(yù)計(jì)的碎片標(biāo)志位。如果預(yù)計(jì)的碎片識(shí)別符位與實(shí)際接收的碎片標(biāo)志位不相符，則認(rèn)為該消息是已知數(shù)據(jù)的重復(fù)從而忽略。因此始終能夠保證單個(gè)碎片的正確的發(fā)送和接收順序，其對(duì)于最后在另一方無(wú)錯(cuò)地組合全部數(shù)據(jù)是必要的。此時(shí)特別有利的是，碎片信息既對(duì)于發(fā)出的數(shù)據(jù)流也對(duì)于到來(lái)的數(shù)據(jù)流均包含相應(yīng)的信息。因此在當(dāng)前的消息包含新的碎片和相關(guān)的碎片信息同時(shí)，能夠例如通過(guò)該當(dāng)前的消息簽收碎片在另一方接收。每條消息都需要簽收的可能的缺點(diǎn)是，僅當(dāng)簽收存在時(shí)發(fā)送設(shè)備才能夠產(chǎn)生新的消息。因此，如果給每個(gè)碎片分配傳輸信道號(hào)并且碎片依據(jù)各傳輸信道號(hào)從第一向第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件發(fā)送，則具有特別的優(yōu)點(diǎn)。傳輸信道號(hào)例如可以記入碎片信息內(nèi)或者記入碎片頭標(biāo)內(nèi)，并且使得由此能夠在另一方區(qū)分。
于是，例如在一種特別有利的實(shí)施方式中可以想到，給每一碎片分配有限數(shù)目的可能的傳輸信道號(hào)中的一個(gè)傳輸信道號(hào)。在此總是分配有相同的傳輸信道號(hào)的碎片被順序發(fā)送，也就是說(shuō)，僅當(dāng)具有該傳輸信道號(hào)的先前的碎片的相應(yīng)正確的接收被相應(yīng)簽收時(shí)才發(fā)送具有相同的傳輸信道號(hào)的下一碎片。然而，具有不同傳輸信道號(hào)的碎片可以并行發(fā)送，也就是說(shuō)，例如具有不同傳輸信道號(hào)的兩個(gè)碎片先后寫入到傳輸介質(zhì)，無(wú)需由另一方業(yè)已簽收第一碎片接收。因此盡管通過(guò)另一方的處理在時(shí)間上有延遲，但是能夠利用全部的信道帶寬有效地傳輸碎片。因此，特別在消息到接收設(shè)備的來(lái)回時(shí)間的本地周期時(shí)間差異很大的情況下，能夠保證特別充分地利用可用的資源。為了也在要借助多個(gè)碎片傳輸大的數(shù)據(jù)量的情況下能夠不在背景中出現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性關(guān)鍵的方面，為待發(fā)送的數(shù)據(jù)分配優(yōu)先權(quán)等級(jí)或者優(yōu)先級(jí)并且傳輸順序依據(jù)該分配的優(yōu)先級(jí)來(lái)選擇是特別有利的。由此能夠?qū)r(shí)間關(guān)鍵的數(shù)據(jù)(其例如可以以緊急的診斷消息的形式存在)不加延遲地向另一方發(fā)送。 在分優(yōu)先權(quán)等級(jí)的一種特別的實(shí)施方式中，將待向另一方發(fā)送的并且從中獲得的低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)的碎片中間存儲(chǔ)，以便能夠?qū)⑸院筝斎氲?、但是高?yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)從第一自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件立即向另一方發(fā)送并且也由后者處理。如果所有高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)已經(jīng)傳輸，則可以繼續(xù)發(fā)送關(guān)于中間存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)尚拖欠著的碎片。由此例如可以想到，既可以為發(fā)送設(shè)備也可以為接收設(shè)備分別分配相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)信道，然后在其中根據(jù)碎片的優(yōu)先級(jí)分配碎片，該碎片的優(yōu)先級(jí)從其數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)獲得。如果發(fā)送設(shè)備現(xiàn)在確定，在優(yōu)先級(jí)信道中存在新的高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)，則向另一方發(fā)送相應(yīng)的短消息，以便轉(zhuǎn)換那里的接收優(yōu)先級(jí)信道，使得現(xiàn)在發(fā)送的高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)也被寫入相應(yīng)的高優(yōu)先級(jí)的接收信道內(nèi)。在此，已經(jīng)發(fā)送的低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)的碎片在其他接收優(yōu)先級(jí)信道內(nèi)一直中間存儲(chǔ)。直到傳輸完所有高優(yōu)先級(jí)的碎片后重新轉(zhuǎn)換到下一低優(yōu)先級(jí)信道。對(duì)于低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸向其他的優(yōu)先級(jí)信道的轉(zhuǎn)換和暫時(shí)的傳輸僅表示傳輸暫停，在轉(zhuǎn)換回有關(guān)的優(yōu)先級(jí)后既不必重復(fù)已經(jīng)成功傳輸?shù)乃槠?，也不?huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失。因此在該上述第一實(shí)施方式中能夠立即向另一方發(fā)送高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)，更確切說(shuō)與各低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)或者碎片的傳輸狀態(tài)無(wú)關(guān)。另一方面，在該實(shí)施方式中另一方必須相應(yīng)地被構(gòu)造為能夠中間存儲(chǔ)已經(jīng)發(fā)送的碎片并且接收高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)。為了能夠不依賴另一方的技術(shù)裝備狀態(tài)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)等級(jí)的分配，在第二實(shí)施方式中具有如下的特別的優(yōu)點(diǎn)在發(fā)送表中將較高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)插在非?？壳暗奈恢?，使得能夠保證較快的處理。然而如果已經(jīng)發(fā)送了數(shù)據(jù)單元的碎片，則在能夠傳輸高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)以前，必須首先傳輸該數(shù)據(jù)單元的所有碎片。然而這里的優(yōu)點(diǎn)是，優(yōu)先級(jí)的智能化僅在發(fā)送設(shè)備一側(cè)需要。接收設(shè)備與此無(wú)關(guān)。此外，在數(shù)據(jù)傳輸之前或者在數(shù)據(jù)傳輸期間確定并且驗(yàn)證基于接收設(shè)備的接收設(shè)備功能，也是特別具有優(yōu)勢(shì)的。特別當(dāng)進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)部件的技術(shù)裝備狀態(tài)彼此不同時(shí)，這使得能夠建立適應(yīng)較弱的部件的技術(shù)裝備狀態(tài)的傳輸信道，其關(guān)于傳輸參數(shù)例如碎片大小、傳輸信道數(shù)量以及優(yōu)先級(jí)數(shù)量仍然能夠?qū)崿F(xiàn)基于通信協(xié)議的盡可能有效地利用。此外，分解控制器和/或重組控制器分別表示在各自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件上運(yùn)行的用于控制自動(dòng)化處理的控制程序的組成部分，也是特別有利的。通過(guò)在應(yīng)用級(jí)設(shè)置碎片控制器，分解控制器和/或重組控制器完全獨(dú)立于其中間存在的通信協(xié)議例如I/o系統(tǒng)的內(nèi)部系統(tǒng)總線或者在現(xiàn)場(chǎng)總線耦合器和現(xiàn)場(chǎng)總線主控設(shè)備之間的現(xiàn)場(chǎng)總線。因此能夠通過(guò)任意的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)傳輸任意的數(shù)據(jù)量或者數(shù)據(jù)大小，因?yàn)椴恍枰獮榇烁淖兺ㄐ艆f(xié)議。此外，上述技術(shù)問(wèn)題還通過(guò)一種具有程序代碼裝置的計(jì)算機(jī)程序來(lái)解決，該計(jì)算機(jī)程序特別可以在機(jī)器可讀的載體上存儲(chǔ)，用于當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)執(zhí)行本發(fā)明的方法。此外，上述技術(shù)問(wèn)題還通過(guò)一種自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)解決，該自動(dòng)化系統(tǒng)用于執(zhí)行上述方法，包括第一自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件和至少一個(gè)第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件，這些自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件被構(gòu)造為在使用基于以傳輸數(shù)據(jù)為目的的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議的情況下經(jīng)由自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)來(lái)周期地傳輸數(shù)據(jù)，并且是彼此連接的。此外，上述技術(shù)問(wèn)題還通過(guò)一種具有分解控制器和/或重組控制器的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件來(lái)解決。



根據(jù)附圖舉例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。附圖中圖I示出了具有多個(gè)級(jí)的自動(dòng)化系統(tǒng)的示意圖；圖2示出了數(shù)據(jù)單元的分解的示意圖；圖3示出了信道多路復(fù)用的示意圖；圖4a、4b、4c示出了消息優(yōu)先級(jí)的圖表。
具體實(shí)施例方式圖I示出了具有多個(gè)等級(jí)的自動(dòng)化系統(tǒng)I的示意圖。自動(dòng)化系統(tǒng)I包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備2，其例如可以是傳感器或者執(zhí)行器。通過(guò)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)3a現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備2分別與I/O模塊4連接。此外，I/O模塊4通過(guò)另一個(gè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)3b與現(xiàn)場(chǎng)總線耦合器5連接。后者是另一個(gè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)3c的參與設(shè)備，在該自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)3c中上級(jí)控制器6的部件作為現(xiàn)場(chǎng)總線主控設(shè)備7起作用，其在周期的處理程序8的框架內(nèi)執(zhí)行要自動(dòng)化的處理的控制和調(diào)節(jié)。在此，自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)3b被設(shè)置為周期地傳輸數(shù)據(jù)，這點(diǎn)對(duì)于自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)3a和3c也適用。這意味著，I/O模塊4相應(yīng)于由現(xiàn)場(chǎng)總線耦合器5規(guī)定的周期的處理時(shí)間與其交換消息9和10。在此消息可以包括所謂的過(guò)程圖像，這些圖像分別包括在消息9的發(fā)送時(shí)間點(diǎn)各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備2的相應(yīng)的狀態(tài)，例如傳感器數(shù)據(jù)和執(zhí)行器位置。在消息9中包含的過(guò)程圖像被寫入到另一方5的接收緩沖器中，而消息10隨后通過(guò)返回信道再次向I/O模塊4回送?；厮偷南?0例如可以包括過(guò)程輸出圖像，其適合于相應(yīng)地控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。如果現(xiàn)場(chǎng)總線耦合器5以及現(xiàn)場(chǎng)總線主控設(shè)備7和自動(dòng)化程序8具有相同的周期處理時(shí)間，則數(shù)據(jù)按照和它們?cè)?的接收緩沖器中寫入的相同的順序也由7和8相應(yīng)處理。然而，如果周期的處理時(shí)間不同，例如這樣，即I/O系統(tǒng)(由4、5組成)內(nèi)部都用2毫秒交換消息，而在自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)3c中由總線主控設(shè)備7規(guī)定的交換周期例如是4毫秒，則在7的接收緩沖器中接收消息前，兩條消息被接收在5的接收緩沖器中。反之也成立，即，在新的消息能夠出現(xiàn)之前，每一條從8通過(guò)7向5傳輸?shù)南⒃谀抢锵?發(fā)送兩次。現(xiàn)在如果例如如圖2所示要在I/O模塊4內(nèi)以現(xiàn)場(chǎng)總線耦合器5的周期的處理時(shí)間一個(gè)接一個(gè)產(chǎn)生分解的數(shù)據(jù)，則包含第二碎片的每個(gè)第二消息覆蓋用第一消息在接收緩沖器內(nèi)寫入的第一碎片，而不會(huì)由另一方7獲得它，因?yàn)榱硪环?的周期的處理時(shí)間大于5的周期的處理時(shí)間。在這種情況下不使用流控制絕對(duì)會(huì)丟失碎片。圖2示出了數(shù)據(jù)單元11，其要借助從圖I中知曉的消息9從I/O模塊4借助多個(gè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)向控制程序8傳輸。但是該數(shù)據(jù)單元11是如此之大，以致在一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)3b、3c中不能借助通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)消息傳輸。因此數(shù)據(jù)單元11被拆成多個(gè)碎片匕到？ 。在此，該單個(gè)的碎片F(xiàn)1到Fn的每一個(gè)都具有這樣的大小其可以借助自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)3的通信協(xié)議的數(shù)據(jù)消息9、10傳輸。因此，單個(gè)的碎片F(xiàn)1到Fn —個(gè)接一個(gè)發(fā)送，其中給每一個(gè)碎片F(xiàn)1到Fn前面加上碎片信息FI,該碎片信息FI已經(jīng)包含用于確認(rèn)從而無(wú)丟失的碎片傳輸?shù)南鄳?yīng)的信息,包括簽收區(qū)，通過(guò)該簽收區(qū)另一方可以相應(yīng)地對(duì)碎片的接收和再處理進(jìn)行簽收。具有前置的頭標(biāo)FI的碎片F(xiàn)1現(xiàn)在向通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層傳輸，使得碎片F(xiàn)1與碎片信息FI —起作為有用數(shù)據(jù)集成在網(wǎng)絡(luò)消息9中。按照通信協(xié)議該消息或者傳輸窗口 9具 有相應(yīng)的控制消息，就像其通常在通信協(xié)議中被使用的那樣。由于借助碎片信息FI (頭標(biāo))在消息的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)集成狀態(tài)消息和控制消息，因此代替通常在協(xié)議級(jí)上進(jìn)行的消息的接收簽收自身，碎片的簽收在消息中通過(guò)另一方8實(shí)現(xiàn)，使得在周期地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或者數(shù)據(jù)處理時(shí)大的數(shù)據(jù)單元也能夠借助單個(gè)的碎片可靠地傳輸。圖3示意性示出了具有四個(gè)信道的信道多路復(fù)用。為此第一部件2的發(fā)送緩沖器21具有四個(gè)邏輯信道，在其中可以排序待發(fā)送的碎片。此外，另一方4具有接收緩沖器22，其同樣具有相應(yīng)的邏輯接收信道。在圖3的例子中碎片F(xiàn)1到Fn被分在單個(gè)信道Kl到K4上，使得在信道Kl內(nèi)存在碎片F(xiàn)p F5, F9等，在信道K2內(nèi)存在碎片F(xiàn)2、F6, F10等，在信道K3內(nèi)存在碎片F(xiàn)3、F7、F11等，以及在信道K4內(nèi)存在碎片F(xiàn)4、F8、F12等。每個(gè)傳輸信道本身使用順序操作方式的簽收功能，也就是說(shuō)，僅在先前發(fā)送的碎片由另一方簽收時(shí)才發(fā)送各自信道的另一個(gè)碎片。這在本實(shí)施例中意味著，僅在碎片F(xiàn)1由另一方簽收時(shí)才發(fā)送信道Kl的碎片F(xiàn)5。當(dāng)然，在此期間可以發(fā)送其他信道的其他碎片。應(yīng)該根據(jù)具體的實(shí)施例簡(jiǎn)短說(shuō)明這點(diǎn)。在開(kāi)始時(shí)，發(fā)送信道Kl的碎片匕。與是否由該碎片的下一周期的處理簽收無(wú)關(guān)，發(fā)送信道K2的碎片F(xiàn)2。然后發(fā)送信道K3的碎片F(xiàn)3和信道K4的碎片F(xiàn)4。然后，由信道I重新起動(dòng)該序列，也就是說(shuō)，當(dāng)對(duì)于碎片F(xiàn)1還沒(méi)有簽收時(shí)重新發(fā)送碎片F(xiàn)115然而，如果在在此期間在發(fā)送單元中收到相應(yīng)的簽收，則被簽收的碎片所屬的信道的相應(yīng)的下一碎片被發(fā)送。在另一方排序接收緩沖器22的相應(yīng)的傳輸信道內(nèi)的單個(gè)的碎片。在此可以想到的是，在碎片信息FI的頭標(biāo)信息內(nèi)存在傳輸信道號(hào)。還可以想到的是，發(fā)送者和接收者事先商定它們希望使用多少條多路復(fù)用信道或者傳輸信道K1到Kn，以便使該傳輸適應(yīng)由多個(gè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的鏈接構(gòu)成的傳輸路徑的特征。因此借助傳輸信道能夠?qū)崿F(xiàn)，不必為每一個(gè)碎片等待簽收，而在另一方的周期的處理時(shí)間內(nèi)已經(jīng)能夠發(fā)送另外的碎片，而不必對(duì)先前發(fā)送的碎片簽收。因此也能夠在帶寬窄和周期的處理時(shí)間的偏差大的情況下實(shí)現(xiàn)大的數(shù)據(jù)通過(guò)量。圖4a、4b和4c分別示出了兩種優(yōu)先級(jí)分配方法的組合的不同的模型，即，一次是已經(jīng)發(fā)送的碎片的中間存儲(chǔ)，而另一次是發(fā)送表的發(fā)送側(cè)的新排序。圖4a示出了第一模型，其中首先嘗試使用借助另一方的中間存儲(chǔ)的優(yōu)先級(jí)分配，因?yàn)檫@構(gòu)成最強(qiáng)的分界。僅當(dāng)該方法被充分利用后，才為最高優(yōu)先級(jí)的消息使用重新排序發(fā)送表的方法，直到該方法也被充分利用。更高優(yōu)先級(jí)的消息通過(guò)最大的優(yōu)先級(jí)在發(fā)送設(shè)備內(nèi)部展開(kāi)。在此最大的優(yōu)先級(jí)產(chǎn)生于最大優(yōu)先級(jí)=min (分解器數(shù)；重組器數(shù))+本地的子優(yōu)先級(jí)數(shù)在此，子優(yōu)先級(jí)反映能夠用以重新排序發(fā)送表的優(yōu)先級(jí)。在此分解器數(shù)是能夠用以執(zhí)行中間存儲(chǔ)的優(yōu)先級(jí)的數(shù)目。在此，圖4a示出了具有兩個(gè)分解器和五個(gè)子優(yōu)先級(jí)的發(fā)送設(shè)備和具有三個(gè)分解器的接收設(shè)備的例子。在本例中在接收設(shè)備側(cè)閑置重組器，因?yàn)榘l(fā)送設(shè)備具有的可用的分解器比接收設(shè)備具有的可用的重組器少。 在分配優(yōu)先級(jí)時(shí)在此按照優(yōu)先級(jí)在分解器中排列與相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)聯(lián)系的碎片。僅當(dāng)優(yōu)先級(jí)超過(guò)可能的分解器的數(shù)目時(shí)才排序分解器內(nèi)最大可能的優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)并且然后在那里相應(yīng)重排發(fā)送表。為此,在另一方上存在相應(yīng)的接收設(shè)備配對(duì)(EmpfMngerpendant),也就是說(shuō)
在那里也將相應(yīng)的重組器與不同的優(yōu)先級(jí)聯(lián)系。正好使用哪個(gè)優(yōu)先級(jí)，要在發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間借助消息事先規(guī)定。如果具有高優(yōu)先級(jí)的分解器的發(fā)送緩沖器空載，則為其他處理調(diào)用次高優(yōu)先級(jí)的發(fā)送緩沖器，其中也必須事先在接收設(shè)備側(cè)切換優(yōu)先級(jí)。圖4b示出了一張表，其中應(yīng)該首先完全充分利用子優(yōu)先級(jí)分配，直到使用通過(guò)中間存儲(chǔ)的新的優(yōu)先級(jí)分配。這允許明顯精細(xì)地描繪優(yōu)先級(jí)調(diào)用，但是其中分級(jí)不均勻，因?yàn)橄蛳乱粌?yōu)先級(jí)的變化比向下一子優(yōu)先級(jí)的變化具有較強(qiáng)的影響。在此圖4b示出了具有四個(gè)分解器和兩個(gè)子優(yōu)先級(jí)的發(fā)送設(shè)備和具有三個(gè)分解器的接收設(shè)備的例子。最高的、由信道支持的優(yōu)先級(jí)在該模型中相應(yīng)于最大優(yōu)先級(jí)=min (min (分解器數(shù)；重組器數(shù))*本地的子優(yōu)先級(jí)數(shù)；255)在本例中在發(fā)送設(shè)備側(cè)閑置分解器，因?yàn)榻邮赵O(shè)備具有的可用的重組器比發(fā)送設(shè)備具有的可用的分解器少。圖4c示出了一張表，在該表中只為由發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備共同支持的最低的優(yōu)先級(jí)使用子優(yōu)先級(jí)分配。這具有如下的優(yōu)點(diǎn)專門為具有較重要數(shù)據(jù)的較高優(yōu)先級(jí)彼此特別清楚的分界，而同時(shí)仍通過(guò)子優(yōu)先級(jí)分配仍然為低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)保留精細(xì)區(qū)分的可能性。最高的、由信道支持的優(yōu)先級(jí)在該模型中相應(yīng)于模型4a中的優(yōu)先級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種用于在自動(dòng)化系統(tǒng)(I)中傳輸數(shù)據(jù)的方法，所述自動(dòng)化系統(tǒng)(I)包括第一(4)和至少ー個(gè)第二(5，7，8)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件，這些自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件被構(gòu)造為在使用基于以傳輸數(shù)據(jù)為目的的各自自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)(3b，3c，3d)的通信協(xié)議的情況下經(jīng)由至少ー個(gè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)(3b，3c，3d)來(lái)周期地傳輸數(shù)據(jù)，并且是彼此連接的，其特征在干， -將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)借助分解控制器劃分為多個(gè)碎片(F1-Fn)，并且將這些碎片(F1-Fn)連同碎片信息(FI) —起分別借助于碎片消息(9，10)在使用相應(yīng)的通信協(xié)議的情況下從第一(2)向第二 (5,7,8)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件發(fā)送，和 -由第二(5，7，8)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件以碎片消息(9，10)的碎片信息(FI)簽收對(duì)在各自碎片消息(9，10)中所包含的碎片(F1-Fn)的接收， 其中，碎片(F1-Fn) —直借助于碎片消息(9，10)從第一(2)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件周期地發(fā)送，直到由第一(2)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件接收具有包含在碎片信息(FI)中的接收簽收的碎片消息(9,10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在通過(guò)第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件接收數(shù)據(jù)單元的所有碎片之后，借助重組控制器再次組合待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在干，由第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件通過(guò)反轉(zhuǎn)在碎片信息中包含的簽收位來(lái)對(duì)碎片的接收進(jìn)行簽收。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在每次簽收地接收碎片之后，在發(fā)送隨后的碎片之前，反轉(zhuǎn)碎片標(biāo)志位并且以碎片信息向第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件發(fā)送。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，消息的碎片信息包含關(guān)于在該消息中所包含的碎片的信息和關(guān)于由發(fā)送設(shè)備先前接收的碎片的信息。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述分解控制器和/或所述重組控制器分別是在各自自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件上運(yùn)行的用于控制自動(dòng)化處理的控制程序的組成部分。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為姆個(gè)碎片分配傳輸信道號(hào)，并且然后所述碎片依據(jù)各自的傳輸信道號(hào)從第一向第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件發(fā)送。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在干，所述碎片依據(jù)其各自的傳輸信道號(hào)這樣發(fā)送僅當(dāng)先前的具有該傳輸信道號(hào)的碎片的碎片消息的接收簽收被收到時(shí)，才從第一自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件順序發(fā)送具有相同傳輸信道號(hào)的碎片。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分配優(yōu)先級(jí)，其中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樞蛉Q于給該數(shù)據(jù)所分配的優(yōu)先級(jí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在干，在發(fā)送高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)之前，還待發(fā)送的低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)的碎片由第一自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件中間存儲(chǔ)，并且已經(jīng)接收的低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)的碎片由第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件中間存儲(chǔ)，直到高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)的所有碎片已經(jīng)由第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件接收。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在干，將待發(fā)送的數(shù)據(jù)的碎片依據(jù)該待發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)插入第一自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件的碎片發(fā)送表內(nèi)。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)第一自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件確定第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件的接收功能，并且依據(jù)該接收功能調(diào)整傳輸參數(shù)。
13.ー種具有程序代碼裝置的計(jì)算機(jī)程序，所述程序代碼裝置其特別在機(jī)器可讀的載體上存儲(chǔ)，其被構(gòu)造為當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法。
14.一種自動(dòng)化系統(tǒng)，其被構(gòu)造為執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，包括第一自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件和至少ー個(gè)第二自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件，這些自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件被構(gòu)造為在使用基于以傳輸數(shù)據(jù)為目的的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議的情況下經(jīng)由自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)來(lái)周期地傳輸數(shù)據(jù)，并且是彼此連接的。
15.一種自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件，被構(gòu)造為執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，具有分解控制器，其被構(gòu)造為將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)劃分為多個(gè)碎片，其中，所述自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件為了在使用可與該自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件相連接的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議的情況下分別借助碎片消息將碎片連同碎片信息一起發(fā)送而這樣構(gòu)造，使得由自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件一直周期地發(fā)送碎片消息，直到接收到具有包含在碎片信息中的接收簽收的碎片消息。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件，其特征在于，所述自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)部件具有 重組控制器，其被構(gòu)造為在接收了所有碎片之后組合待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在具有周期的數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖詣?dòng)化系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的方法，其中數(shù)據(jù)被劃分為碎片，并且將所述碎片連同碎片信息一起向另一方傳輸。其中一直傳輸碎片，直到另一方在碎片信息中返回相應(yīng)的簽收。
文檔編號(hào)H04L5/14GK102739651SQ201210169298
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月4日
發(fā)明者A·布魯門羅瑟, J·布雷滕斯坦 申請(qǐng)人:Wago管理有限責(zé)任公司